volume 1 , 2006

Boletim das Produções Técnicas do Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências da Universidade de Brasília – BOLETIM PPGEC-UnB (on line) editora

Profa. Dra. Maria Rita Avanzi Núcleo de Educação Científica do IB/UnB

conselho editorial

Profa. Dra. Patrícia Fernandes Lootens Machado Divisão de Ensino de Química - IQ/UnB Profa. Dra. Roseline Beatriz Strieder Núcleo de Pesquisa em Ensino de Física - IF/UnB Prof. Dr. Roberto Ribeiro da Silva Divisão de Ensino de Química - IQ/UnB

O BOLETIM PPGEC–UnB (On Line) é uma publicação eletrônica, de periodicidade anual, contendo as propostas de ação profissional elaboradas no âmbito do Mestrado Profissional em Ensino de Ciências do Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências da Universidade de Brasília, as quais são partes constituintes das respectivas Dissertações de Mestrado defendidas e aprovadas por Comissões Examinadoras. Os trabalhos publicados no BOLETIM PPGEC-UnB (On Line) poderão ser divulgados total ou parcialmente, desde que citada a fonte. Os conteúdos dos textos publicados são de responsabilidade única e exclusiva dos respectivos autores dos trabalhos. Consequentemente, o Editor e o Conselho Editorial isentam-se de qualquer responsabilidade pelos dados, opiniões e afirmações contidas nos textos.

volume 1 , 2006

Boletim das Produções Técnicas do Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências da Universidade de Brasília – BOLETIM PPGEC-UnB (on line) em : 2017. – Brasília : UnB : PPGEC , 2017. ISBN: XXXXXXXXXX 1. CDD

volume 1 , 2006

1.

O uso de experimentos históricos no ensino de física: integrando as dimensões histórica e empírica da ciência na sala de aula Ronaldo César de Oliveira Paula e Cássio Costa Laranjeiras

2. Módulo de ensino de mecânica newtoniana com uso de abordagem CTS – histórica Rober Carlos Barbosa Duarte e Erika Zimmermann 3. Critérios para avaliação de livros de química para o ensino médio Sandra Maria de Oliveira Santos e Gerson de Souza Mól 4. A história da borracha na Amazônia e a química orgânica: produção de um vídeo didático para o ensino médio Péterson Gustavo Paim e Gerson de Souza Mól 5. Formação contínua do professor de ciências: pesquisa colaborativa na construção de uma proposta de coordenação pedagógica reflexiva Elias Batista dos Santos e Ricardo Gauche 6. O Ensino Médio e a Possibilidade de Articulação da Escola com o Trabalho Renata Cardoso de Sá Ribeiro Razuck e Roberto Ribeiro da Silva 7. O uso de casos históricos no ensino de física: um exemplo em torno da temática do horror da natureza ao vácuo Sebastião Ivaldo Carneiro Portela e Cássio Costa Laranjeiras 8. A inserção de atividades experimentais no ensino de física em nível médio: em busca de melhores resultados de aprendizagem. Valéria de Freitas Alves e Célia Maria Soares Gomes de Sousa

volume 1 , 2006

9. Utilização de mapas conceituais no estudo de física no ensino médio: uma proposta de implementação Renata Lacerda Caldas Martins e Maria de Fátima da Silva Verdeaux 10. O professor diante do espelho: constituição de um instrumento para pesquisa e formação continuada de professores de ciências Emerson Gomes Cardoso e Ricardo Gauche 11. A inter-relação dos conhecimentos científico, cotidiano e escolar no ensino de gases Helena Cristina Aragão de Sá e Roberto Ribeiro da Silva 12. Aprendendo a imaginar moléculas: uma proposta de ensino de geometria molecular Claudio Ernesto Sebata e Wildson Luiz Pereira dos Santos 13. Educação ambiental no ensino de química: criando trilhas em uma escola pública do df Roseli Takako Matsunaga e Wildson Luiz Pereira dos Santos

volume 1 , 2006

O uso de experimentos históricos no ensino de física: integrando as dimensões histórica e empírica da ciência na sala de aula Ronaldo César de Oliveira Paula e Cássio Costa Laranjeiras

anexos disponíveis clique aqui para baixar

volume 1 , 2006

1

Módulo de ensino de mecânica newtoniana com uso de abordagem CTS – histórica Rober Carlos Barbosa Duarte e Erika Zimmermann

anexos disponíveis clique aqui para baixar

volume 1 , 2006

2

144

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA Decanato de Pesquisa e Pós-Graduação Instituto de Física Instituto de Química PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE CIÊNCIAS MESTRADO PROFISSIONALIZANTE EM ENSINO DE CIÊNCIAS

SUGESTÕES PARA O PROFESSOR

Texto integrante de Dissertação realizada sob orientação da Profª. Drª. Erika Zimmermann, apresentada à banca examinadora como requisito parcial à obtenção do Título de Mestre em Ensino de Ciências – Área de Concentração “Ensino de Física”, pelo Programa de PósGraduação em Ensino de Ciências da Universidade de Brasília e intitulada MÓDULO DE ENSINO DE MECÂNICA NEWTONIANA COM USO DE ABORDAGEM CTS - HISTÓRICA.

RÓBER CARLOS BARBOSA DUARTE BRASÍLIA – DF, agosto de 2006

145

Módulo de Ensino de Mecânica Newtoniana com uso de abordagem CTS - Histórica: Sugestões para o professor Professor, este material, composto por dois CDs, e dois textos de apoio têm como objetivo ajudá-lo a ministrar parte de um curso de Mecânica Clássica em nível médio, abordando a questão dos “satélites” em seu contexto social, tecnológico, científico e histórico, como tema gerador para a aprendizagem de Física. Os CDs contêm textos, narrações, filmes e animações, distribuídos em cinco arquivos no formato Power Point. O CD 01 contém o conceito do tema gerador (satélites), seu uso, sua influência social e a Física que possibilitou a colocação dos satélites em órbita, ou seja, a mecânica newtoniana. Tendo como fundamentação a abordagem histórica, a Física de Isaac Newton, começa pela Teoria de Aristóteles e passa por outros cientistas, com ênfase em Galileu e Kepler. Esse CD contém quatro arquivos de apresentação de slides: o primeiro (1 – Satélites) tem 42 slides, o segundo (2 Como colocar um satélite em órbita - de Aristóteles a Kepler) 86, o terceiro (3 Como colocar um satélite em órbita – Galileu) 58 e o quarto (4 - Como colocar um satélite em órbita – Newton) 76, num total de 262 slides. O contexto histórico da invenção dos satélites é abordado no CD 02 que apresenta a história da corrida espacial que ocorreu durante a Guerra Fria, mostrando os acontecimentos que influenciaram o conflito entre americanos e russos nas décadas de 1950, 1960 e 1970. As apresentações dos 205 slides do CD 02 estão todas em apenas um arquivo (5 - Contexto histórico da construção dos primeiros satélites). Os dois CDs têm ao todo cinco apresentações (sendo quatro no CD-01 e uma no CD-02). A soma dos slides de todas as apresentações ultrapassa 460. A maioria dos slides é composta de texto e narração para que se tenha a opção de ler com os alunos ou disparar o áudio (clicando no desenho do autofalante que se encontra na tela) e acompanhar a leitura. Abra sempre os CDs pelo Windows Explorer e clique duas vezes no arquivo desejado, dando o comando para apresentação. Os áudios das narrações e dos filmes encontram-se com intensidades de som diferentes, que podem ser controladas pelo volume das caixas de som. Se considerar o volume insuficiente, pode aumentá-lo por meio do Windows, clicando no ícone volume no canto inferior direito de sua tela ou através dos comandos iniciar, acessórios, entretenimento, volume. Professor, a qualquer momento, durante a apresentação dos slides, você pode parar a apresentação para suscitar discussões e/ou parar para pedir aos alunos que solucionem algum problema.

Sugestões para uso dos CDs As sugestões abaixo têm o objetivo de propor algumas perguntas a serem feitas aos alunos e procedimentos para uso do CD em sala de aula de Física, num curso de Mecânica Clássica do primeiro ano do Ensino Médio (como é próprio do currículo da maioria das escolas brasileiras). Não temos nenhuma pretensão de apresentar uma seqüência rígida e acabada de como utilizar este material, nem poderíamos fazê-lo. Essas sugestões tanto podem ser adaptadas à realidade de seu trabalho e de suas turmas quanto podem ser modificadas totalmente. A numeração das sugestões segue a mesma dos slides.

146

CD 01 Sugestões para uso dos slides da Apresentação “1 – Satélites” 1. Slide de apresentação 2. A apresentação do CD começa com uma parte do filme “2001 uma odisséia no espaço”. O trecho do filme apresentado traz coisas interessantes. Discuta com os alunos e enfatize a cena da caneta e da dificuldade que a "aeromoça" tem para caminhar. Tente encontrar, junto com os alunos, um motivo para os pés da aeromoça aderirem ao chão102. Por que ela anda meio "desengonçada"? O que faz com que nós aqui na Terra fiquemos com nossos pés fixos ao chão? Qual a diferença entre o que nos prende ao solo e o que prende a aeromoça à nave? Construa argumentos com os alunos sobre como o piloto, as pessoas da estação e o possível cinegrafista103 estão observando a entrada da nave. Discuta sobre sistemas de referência. Encontre outros exemplos. Tente construir argumentos sobre por que quando o filme foi gravado (década de 1970) se pensava que no ano de 2001 a humanidade teria tecnologias tão avançadas104. 3. O segundo slide tem função introdutória ao tema. Seria interessante perguntar aos alunos se eles sabem o significado da palavra “satélite” e a partir daí construir respostas para a pergunta “Você sabe o que é um satélite?”. Após as respostas seria bom mostrar as fotos e procurar a diferença entre os exemplos de satélites que aparecem. 4. Após apresentar a definição de satélites do slide 3, observe com os alunos a semelhança (no texto) das palavras “girar” e “orbitar”. Chame a atenção para foto e animações e discuta sobre as possíveis respostas para a pergunta: você conhece algum outro exemplo de satélite?; 5. Perguntas interessantes no uso deste slide seriam: Vocês já ouviram falar de Galileu Galilei? O que sabem dele? Qual o satélite natural da Terra? Existem outros que não são naturais? Os satélites artificiais sempre existiram? Se não, quando foram inventados? 6. Discuta sobre possíveis respostas à pergunta antes de prosseguir. 102

A aeromoça tem ímãs nos sapatos. Que filma a entrada da nave. 104 O filme foi gravado em plena Guerra Fria, onde Estados Unidos e União Soviética disputavam a hegemonia mundial. Essas duas nações tentavam conquistar o espaço para tentar demonstrar ao mundo que seu regime capitalista ou comunista – era o melhor. Outro objetivo era o desenvolvimento de tecnologia bélica – como mísseis balísticos e plataformas espaciais para lançamentos de bombas - para intimidar o lado oposto. Para isso investiam bilhões em tecnologia espacial e, durante a Guerra Fria, esta tecnologia avançou muito. Com o fim dessas disputas científicas e tecnológicas, - final da década de 80 e início dos anos 90 - reduziram-se os motivos para grandes investimentos nessas tecnologias, levando a uma desaceleração dos programas espaciais desses dois países. É importante lembrar que o filme “2001, uma odisséia no espaço” reflete um pensamento que o desenvolvimento científico e tecnológico é linear e neutro, mas a história parece demonstrar o contrário. Ver apresentação “5 – contexto histórico da corrida espacial” 103

147

7. Discuta sobre funções dos satélites e sobre missões tripuladas e destripuladas, enfatizando as diferenças. 8. Pergunte aos alunos se eles já observaram uma transmissão de TV via satélite. Qual a diferença para uma transmissão que não usa satélites? 9. Enfatize a cobertura da Terra, enviando e recebendo mensagens, feita por um satélite em órbita polar. Por que chamamos órbita polar? 10. Enfatize a área do eclipse. Pode ser feito um rápido comentário sobre eclipses. 11. Pergunte se os alunos conhecem cada um dos tipos de satélites. Discuta sobre as respostas. 12. Construa com os alunos, argumentos sobre porque as observações do espaço por satélites são mais eficientes. Discuta rapidamente sobre raios X, gama, infravermelho e ultravioleta, enfatizando a influência da atmosfera quando se observam estes raios. Discuta rapidamente sobre quasares, nuvens de gás, buracos negros e supernovas, enfatizando as tênues radiações desses corpos que chegam até nós e que são absorvidas pela atmosfera terrestre, dificultando a observação em terra. Comente sobre as partes dos satélites observadas nas fotos. 13. Comente sobre os dois exemplos de satélites astronômicos e a diferença entre as fotos da mesma galáxia tirada em terra e pelo Hubble. Convide os alunos a observar as partes dos satélites e suas respectivas funções. Será coincidência que o telescópio europeu se chame “Newton” e o norteamericano “Hubble”? 14. Discuta sobre as vantagens e desvantagens da comunicação via satélite. Por que esta forma de comunicação é melhor que a terrestre? Em que situação a terrestre é melhor? Qual o significado da palavra “geoestacionária”? 15. Enfatize o problema da curvatura da Terra para comunicações de longa distância e a utilidade dos satélites de comunicação geoestacionários. 16. Será coincidência que a primeira transmissão de TV via satélite tenha sido entre os Estados Unidos e a França? Por que não foi entre os Estados Unidos e a União Soviética? Qual o significado da palavra Telstar105? 17. Qual a diferença entre órbita polar e geoestacionária? Por que os satélites de órbita geoestacionária observam cerca de um terço da Terra e os de órbita polar cobrem toda a superfície da Terra a cada 12 horas? Como os satélites meteorológicos medem a temperatura das nuvens se estão bem 105 “Tel” significa telecomunicações e “star”, da língua inglesa significa estrela. Telstar significa então comunicação nas estrelas, ou algo parecido.

148

longe delas? Discuta rapidamente sobre a transmissão de calor por irradiação. 18. Discuta as respostas dos alunos sobre órbita geoestacionária e polar. 19. Por que os satélites hoje em dia não operam por um tempo tão curto (78 dias)? O que são células solares? Comente sobre a energia do satélite. 20. Quando e como os Satélites Militares são usados? Discuta as possíveis respostas com os alunos. A única função deles é para o uso em guerras? Que são satélites espiões? Como são usados? 21. Discuta os possíveis objetivos das fotos tiradas por satélites espiões. 22. Comente outros usos dos satélites militares (que não em guerra), por meio da foto do rio Amazonas. 23. Comente o uso de satélites espiões que, fornecendo informações aos norte-americanos, contribuem para dominar os países em desenvolvimento. 24. Observe a visão da Terra a partir de um objeto em órbita. 25. Observe que os satélites não possuem apenas uma função. Discuta a importância do uso de satélites em viagens longas na Terra. Pergunte aos alunos se já ouviram falar na sigla GPS. 26. Discuta os diversos usos do GPS. 27. Discuta a importância dos satélites de levantamento de recursos terrestres. Como eles poderiam ser usados no Brasil? Quais as vantagens e desvantagens de se levantar os recursos terrestres do espaço? 28. Pergunte se os alunos identificam o que aparece nas fotos e na animação, antes da legenda aparecer. Comente a animação e a foto após ler a legenda. 29. Trata-se de um filme sobre o satélite brasileiro SCD-1 e sobre o INPE. O filme é extenso (em relação aos cinqüenta minutos de aula), sua duração é de quase dezesseis minutos. Pode-se pausar (para discussões) clicando sobre a tela do filme. Clicando novamente o filme é reativado a partir daquele ponto. Uma outra opção é executar diretamente o arquivo “SCD1_vídeo” que se encontra na pasta de arquivos do CD. Esta opção tem a vantagem de o professor utilizar a barra de rolamento do Windows Media Player, na parte inferior do vídeo para selecionar partes do filme. Executando direto do arquivo, o professor tem a opção de exibir tela inteira, clicando no ícone que fica no canto superior direito do vídeo. Pode usar também os seguintes comandos: Pausar: Ctrl + p; Parar: Ctrl + s; Repetir: Ctrl + t; Aumentar volume: F10; Diminuir volume: F9, além de outros comandos disponíveis no Windows Media Player.

149

30. Convide os alunos a observar a expansão urbana e os loteamentos desordenados que têm se desenvolvido em Brasília. Discuta esses problemas de Brasília e como os satélites podem nos ajudar a resolvê-los. É apenas a população pobre que invade terras públicas em Brasília? Quais os problemas ambientais que essas invasões podem trazer? Discuta o problema das queimadas e como os satélites podem nos ajudar a combatê-las. 31. Comente porque os satélites não se chocam uns com os outros. Discuta a importância de se calcular com precisão a altura e a órbita dos satélites. Pergunte se alguém já viu um pontinho luminoso passando “entre as estrelas”, em noites escuras. 32. Observe a foto das nuvens sobre o Brasil. No dia 26/12/2005, em qual parte do Brasil é mais provável que chova? 33. Pergunte aos alunos como são as transmissões de futebol “ao vivo”. Seria emocionante assistir uma gravação de uma partida de futebol, caso não se pudesse transmitir via satélite em “tempo real”? Peça que os alunos observem a foto e pergunte como é feita uma transmissão via satélite. 34. Enfatizar novamente as diferenças entre satélites naturais e artificiais. Observe as fotos. 35. Discuta o que vem a ser subsistemas de um satélite. 36. Comente rapidamente as partes do satélite. O que é controle de atitude? Atitude de um satélite é o seu posicionamento com relação a Terra e aos demais satélites. Se a atitude do satélite não estiver correta ele pode, por exemplo, se chocar com outro. 38. Observe os estágios do foguete, as partes do satélite, os jatos de gás que geram torque e giram o satélite de forma que seus painéis solares apontem para o Sol. 39. Deixando visível somente o título, pergunte como o satélite obtém energia. Comente as respostas e faça aparecer a figura. 40. Comente o uso da tecnologia espacial no cotidiano, observando o exemplo das células solares. Lembrar outros exemplos (Estimulação Russa106, desenvolvimento de novos materiais, de novas técnicas usadas na medicina etc.). Comente outras formas de alimentação de energia possíveis em satélites. 106

Tratamento muscular através de estímulos elétricos de alta intensidade. Pode manter a quantidade e a qualidade do tecido muscular, estimular o fluxo sangüíneo no músculo e até aumentar a sua força. O nome "Estimulação Russa" é uma referência às origens do tratamento. O primeiro aparelho foi inventado pelos russos e usado na reabilitação dos astronautas que voltavam do espaço com problemas de atrofia muscular por desuso. (http://www.clinicamuricy.com.br). O longo tempo de exposição à microgravidade faz os músculos dos astronautas atrofiarem por não encontrarem resistência neste ambiente.

150

41. Observe que a ciência que tornou possível a colocação de um satélite em órbita é antiga, e que nós vamos galgar por ela.

Sugestões para uso dos slides da Apresentação “2 – Como se coloca um satélites em órbita – de Aristóteles a Kepler” 2. Pergunte se os alunos já ouviram falar de Isaac Newton. O que é gravidade? 4. Peça para os alunos argumentarem que é a Terra que gira em torno do Sol. Como sabem disso? Por que observaram ou por que estudaram? Como pensavam os gregos, uma vez que dispunham somente de suas observações a olho nu, ou seja, não tinham telescópios e nem livros de ciências. A opção dos gregos pelo geocentrismo não é lógica? 5. Pergunte: Se o Sol aparenta girar em torno da Terra, o mesmo acontecendo com a Lua e as estrelas, o que os gregos poderiam concluir a partir dessas observações? 6. Comente a diferença entre geocentrismo e heliocentrismo, enfatizando a coerência do modelo geocêntrico como reflexo de nossas observações. Comente com os alunos a necessidade de se acostumarem com os termos geocentrismo e heliocentrismo, pois serão muito utilizados. 7. Observe a Terra ao centro e os cinco planetas conhecidos na época. 8. Lembre que os quatro elementos é uma herança dos filósofos pré-socráticos e não teve início com Aristóteles. Realize pequenos experimentos, como deixar objetos caírem, ou soprar um canudo com a outra extremidade dentro d’água. Interpretar a subida das bolhas segundo o ponto de vista de Aristóteles.107 9. Peça para os alunos responderem a pergunta do slide antes de iniciar a animação. 10. Discuta os tipos de movimento na visão aristotélica e tente fazer os alunos descobrirem quais são eles antes de apresentar a caixa de texto da parte inferior do slide. 11. Enfatize o modelo de universo das esferas de cristal. Se elas não fossem de cristal as pessoas na Terra não veriam as estrelas. 12. Discuta possíveis respostas (É possível que os alunos apresentem explicações semelhantes à da teoria da força impressa de Hiparco, que será apresentada no slide 14). 107

O lugar natural da bolhas (que são constituídas pelo elemento ar) é acima da água. Então elas sobem para a superfície porque procuram seu lugar natural.

151

13. Enfatize a lógica da explicação aristotélica, uma explicação bem coerente com a impossibilidade da existência do vácuo. Observe o duplo papel do ar, como motor e como resistente ao movimento. 14. Role uma bolinha no chão (ou cite o exemplo) e interprete a continuidade de seu movimento através da teoria de Aristóteles e de Hiparco. 15. Enfatize que, de acordo com Hiparco, a bola parou porque a força armazenada nela acabou e segundo Aristóteles ela parou porque a tendência de todo corpo é atingir seu estado natural de repouso. Observe que as teorias científicas não surgem de uma vez, mas são fruto da contribuição de muitas pessoas e que demoram a se consolidarem. Ainda assim, estão sempre sujeitas a mudanças. 17. Observe que o aparecimento de cometas, na visão de Aristóteles eram eventos atmosféricos, ou seja, aconteciam no mundo sublunar, por isso esses corpos estavam sujeitos a mudanças. 18. Antes de fazer aparecer o balão com o pensamento de Aristóteles, faça três perguntas abaixo aos alunos e peça para que eles respondam após lerem e/ou escutarem o áudio do slide. As perguntas são: 1º) Para Aristóteles, qual é (ou onde fica) a fronteira entre a Terra e o Céu? 2º) Com que nomes Aristóteles se referia a Terra e ao Céu? Quais as principais diferenças entre a Terra e o Céu? Deixe claro que as regiões sub e supralunar são regidas por leis diferentes. 19. Vá apresentando as esferas celestes aos poucos, pedindo sempre para os alunos dizerem qual será a próxima esfera. Deixe claro que as quatro primeiras esferas pertencem ao mundo sublunar, e as demais ao supralunar (com exceção da esfera da Lua, que divide os dois mundos). Enfatize a última esfera como primeiro motor, de origem divina. É ela a responsável pelo movimento das outras esferas e, seu atrito com a que fica logo abaixo gera o brilho das estrelas. Pergunte (antes de fazer aparecer a caixa de texto da parte superior do slide) qual seria a explicação de Aristóteles para o fato de não observarmos os quatro elementos do mundo sublunar dispostos em esferas concêntricas como idealizado por ele. 20. Enfatize a importância do éter na visão aristotélica (ele era mais que necessário, uma vez que o vácuo era inconcebível). Observe que até o início do século XX (dois mil anos depois de Aristóteles) os cientistas trabalhavam considerando a existência física do éter. 21. Observe que o círculo era o símbolo da perfeição para os gregos. Por esta forma geométrica não ter começo nem fim e porque todas as distâncias entre a borda e o centro serem iguais, os gregos simplesmente idolatravam o circulo. Como a palavra Kosmos tinha tal significado, nada melhor que círculos para representarem o mundo supralunar.

152

22. “Como conseqüência da idéia de Kosmos, e como a Terra não era perfeitamente esférica (sendo portanto imperfeita), chegando até perto da Lua, havia mudança, morte e decomposição”. Enfatize mais uma vez a diferença entre o mundo sublunar (imperfeito) e o supralunar (perfeito). Por que o mundo sublunar era considerado imperfeito?108 Por que acima da esfera da Lua reinava a perfeição?109 Eram essas idéias que condiziam muito com a Doutrina Católica. 23. Observe a grande coerência do sistema aristotélico. Alguns livros afirmam ser uma grande tolice este modelo de Universo e a Física de Aristóteles. Quando falam deste sistema, muitos desses livros acabam por desqualificá-lo. É sob o ponto de vista que temos hoje, desenvolvido por meio de conhecimentos científicos acumulados por milênios, que muitos autores falam de Aristóteles. É necessário nos transportarmos para dois mil anos atrás e adentrarmos à Filosofia grega para compartilharmos os pontos de vista de Aristóteles. Portanto, trata-se de uma teoria científica, coerente, eficaz e que influenciou profundamente o pensamento humano por cerca de dois mil anos. 24. Observe a influência da ciência na arte da dramaturgia. 25. Observe a ordem dos planetas e levante hipóteses com os alunos sobre como os antigos astrônomos acertaram a ordem dos planetas. Não se faz necessário chegar a uma resposta final, o assunto será discutido novamente em outros slides. Antes de seguir para o próximo slide, pergunte aos alunos: Se o sistema aristotélico era tão coerente, por que não o adotamos mais hoje? 26. Pergunte se os alunos se, quando observam o céu noturno, eles conseguem distinguir os planetas das estrelas. Esclareça que o significado de Planeta que em grego significa “vagabundo” (poderia ser “errante”, “que vaga” ou “que perambula”) já que os planetas parecem passear por entre as estrelas. Vistos daqui da Terra os planetas são parecidos com as estrelas, com a diferença que não cintilam, são mais brilhantes e se movem em relação a elas. Convide seus alunos a contemplarem o céu por várias noites seguidas para que consigam perceber essas mudanças do céu noturno. Faça a observação de que naquela época ainda não havia distinção entre astronomia e astrologia. 27. Ressalte a importância de Ptolomeu para a concepção de universo da época. Observe que o sistema de círculos foi aperfeiçoado por Ptolomeu, mas foi fruto da contribuição de muitos astrônomos. 28. Este slide, assim como os de nº 29 e 30, têm o objetivo de mostrar um problema da teoria geocêntrica: o movimento retrógrado dos planetas. É bom que este problema seja bem enfatizado, para que os artifícios utilizados por

108 Porque havia mudança, morte, movimentos retos (considerados imperfeitos). Aristóteles se referia ao mundo sublunar como corruptível, que significava “sujeito a mudanças, imperfeito”. 109 Porque era um mundo preenchido por uma substância perfeita (o éter), vigorava o movimento circular e não estava sujeito a mudanças. Era um mundo imutável e perfeito ou, como dizia Aristóteles, reinava a incorruptibilidade.

153

Ptolomeu (epiciclos e deferentes) para salvar as aparências sejam entendidos. 31. Enfatize o apego dos cientistas às suas teorias, afinal, ninguém quer ver a sua teoria sendo derrubada. Para não refutá-las, eles levantam hipóteses ad hoc, ou seja, artifícios que salvam a teoria. 32. Os slides que vão do nº 32 ao 37 têm como objetivo demonstrar como os epiciclos e deferentes explicavam o movimento retrógrado dos planetas. 38. Tanto este slide como o nº 39 tem o mesmo objetivo: dizer como os antigos identificavam os planetas e como determinavam a ordem desses a partir da Terra. Esclareça que os planetas de Mercúrio a Saturno são visíveis a olho nu da Terra. Eles são parecidos com as estrelas, porém aparecem de tempos em tempos, são mais brilhantes e a luz do sol refletida neles sofre menos efeitos da atmosfera, por isso eles não cintilam. Um exemplo de que os planetas aparecem numa mesma região do céu pode ser dado a partir da nossa visão dos planetas interiores. Mercúrio e Vênus só aparecem no horizonte, antes do nascer e após o pôr do Sol. Assim como estes planetas não aparecem em qualquer lugar, todos os outros também têm uma região do céu (em relação ao fundo de estrelas) para aparecer, ou seja, aparecem numa determinada constelação. Quando um planeta voltava a aparecer, como era visto na mesma posição de antes, os antigos astrônomos concluíram que se tratava do mesmo astro. Assim eles ganharam nomes que permanecem até hoje. Quanto maior o tempo para eles retornarem a suas posições, mais longe estariam da Terra fixa no centro. Assim os antigos astrônomos determinaram a ordem dos planetas a partir da Terra. Convide os alunos a refletirem sobre como eram pacientes esses cientistas da antiguidade, observando o céu a olho nu noites a fio. Assim, convide seus alunos, uma vez mais, a contemplarem o céu por várias noites e iniciarem sua paixão por esse tipo de atividade. 40. Ressalte como o universo aristotélico-ptolomaico ia ao encontro dos dogmas da Igreja Católica. As idéias de um universo com a Terra imperfeita (pecadora) ao centro e de um céu perfeito e imutável movido por uma força divina era um panorama que fechava com o que pregava a Igreja Católica. Daí o “apelo religioso” mencionado no slide. 41. Discuta com os alunos como a Renascença foi importante para o desenvolvimento das idéias de Copérnico. Lembre seus alunos que as novas idéias no campo da arte e da filosofia estimularam Copérnico a desenvolver seus trabalhos. Faça seus alunos refletirem sobre como o contexto, como nos mostra esse caso, influencia a ciência. Aproveite para chamar atenção que a religião também influencia a ciência. Pergunte a eles: O que mais pode influenciar o trabalho científico? 43. Os slides de 43 a 47 têm como objetivo explicar o movimento retrógrado dos planetas no modelo heliocêntrico. Chame atenção de seus alunos que esta explicação é aceita até hoje.

154

44. Seria interessante refazer a figura desse slide no quadro-negro. Através da construção do desenho no quadro, os alunos poderão entender melhor a explicação do movimento retrógrado dos planetas dentro do modelo copernicano (heliocêntrico). 48. Esse slide e os quatro seguintes trazem informações sobre os cuidados de Copérnico para escapar à perseguição da Igreja. Mostram também que apesar de ser um revolucionário, Copérnico era apegado à tradição. Essas informações são importantes para que os alunos possam perceber como a ciência é influenciada e construída sob essas forças. 49. Observe na figura da direita a comparação que Copérnico fez entre seu sistema e o ptolomáico. Veja o desenho dos epiciclos. 53. Desse slide até o de número 61 há informações biográficas sobre Tycho Brahe. Discuta com os alunos a sua habilidade de coletar dados. Ressalte que suas observações eram feitas a olho nu. A luneta do sextante (slide 58 e 59) era um tubo que servia apenas para mirar os astros, não tinha poder de ampliação. Assim sendo, os astros só podiam ser mapeados por suas posições angulares em relação ao horizonte. Se não fosse a precisão dessas observações, Kepler não teria chegado às suas Leis, pois ele não tinha a habilidade e paciência de Tycho para observar. No entanto, diferentemente de Tycho, ele tinha uma grande habilidade matemática. Aproveite para comentar com os alunos que muitas vezes o nome das descobertas vai para um cientista, mas a construção foi, na verdade, contribuição de vários cientistas. Kepler precisou das medidas de Tycho para construir suas leis, assim, talvez, fosse mais justo se elas se chamassem Leis de Kepler-Brahe. 55. Lembre aos alunos que a animação do meio (a Lua girando em torno da Terra) é apenas ilustrativa, não correspondendo à realidade, pois os alunos podem pensar que todos dias deveria ocorrer eclipse solar. 57. Observe a figura do quadrante e veja seu tamanho em relação às pessoas. Estes instrumentos eram grandes, aumentando, assim, o grau de precisão das medidas. 62. Umas vez mais, ressalte as destrezas matemáticas e as debilidades físicas de Kepler. Sua visão era deficiente e por isso não conseguia observar os astros como o fazia Tycho. 63. O objetivo deste slide e dos demais, até o de número 84, é refletir sobre a construção da Física kepleriana. Ressalte a importância e as dificuldades de Kepler em romper com os antigos ideais platônicos de movimento circular dos astros, tomados como verdade por Aristóteles, por Ptolomeu e até por Copérnico. Discuta uma vez mais a importância da grande dupla Brahe e Kepler para o desenvolvimento da Astronomia. Sem as observações de Tycho ou sem a genial mente de kepler, não teria havido a ruptura dos ideais platônicos do movimento circular e as Leis de Kepler não teriam sido desenvolvidas. Estas Leis foram indispensáveis para a formulação da Teoria

155

da Gravitação Universal de Newton, que possibilitou a colocação de um satélite em órbita.

Sugestões para uso dos slides da Apresentação “3 – Como colocar um satélite em órbita – Galileu” 1. Os slides de 01 a 04 são introdutórios e tem como objetivo introduzir a Física galileana. Enfatize o espírito curioso e investigador de Galileu, bem como sua opção pelo modelo copernicano (heliocentrista) do universo. É importante também ressaltar que, apesar de ser contemporâneo de Kepler, Galileu teve pouco contato com ele, e não reconheceu suas Leis. Uma vez mais, foi o trabalho de ambos que levou ao desenvolvimento da mecânica de Newton. Em outras palavras, sem os trabalhos de Galileu ou sem os de Kepler, Newton não teria construído a Lei da Gravitação Universal. 5. Convide os alunos a refletirem como se dá o movimento de um corpo em queda, procurando possíveis respostas para a experiência de queda da pedra na base da torre, apesar do movimento da Terra. Ressalte que esse exemplo da pedra caindo da Torre foi usado como argumento pelos defensores do geocentrismo. E, portanto, para defender o sistema de Copérnico, Galileu precisava criar uma física que justificasse os resultados desta experiência. 7. Estudando-se como Galileu chegou à Lei da Queda de Corpos usando os planos inclinados, podemos perceber algumas características da ciência moderna. A extrapolação dessas experiências (um plano inclinado ao extremo, ou seja, 90º é uma queda livre) e a idealização (a queda no vácuo) são pontos marcantes da ciência moderna que, como muitos historiadores acreditam, começou com Galileu. 8. Ressalte a genialidade de Galileu que não dispunha de instrumentos para medir o tempo. Lembre seus alunos que para medir o tempo ele usava a sua pulsação cardíaca (como se observa no filme do slide 38). A medida de tempo era um problema para Galileu resolver, a pulsação cardíaca era muito imprecisa. Assim, ele acaba chegando ao relógio de água, que lhe fornece medidas de tempo bem mais precisas, e formula a Lei da Queda de Corpos que vigora até hoje. 10. No trecho “Ele percebeu que o resultado para a queda dos corpos em um plano era o mesmo não importando qual a inclinação deste”, lembre aos alunos que o resultado a que se refere, é que a distância percorrida pela bola é sempre proporcional ao quadrado do tempo. 11. Relembre algumas concepções da Física aristotélica como a proporcionalidade entre peso e velocidade de queda110 dos corpos. A impossibilidade de existência do vácuo foi também outra concepção aristotélica com a qual Galileu não concordava. Essas rupturas foram 110

Segundo Aristóteles uma pedra cai porque o “elemento terra” predomina neste corpo, por isso ele retorna ao seu lugar natural. Quanto mais terra tiver nesta pedra, ou seja, quanto mais pesada ela for maior seu desejo de retornar ao seu lugar natural, por isso cai mais depressa.

156

fundamentais para o desenvolvimento de uma Física que “unisse o Céu e a Terra”, possibilitando no futuro a colocação de um satélite em órbita. Lembre que Físicos sempre procuram essas uniões, que no fundo, acabam sendo simplificações. Galileu tinha a convicção da simplicidade. Hoje os Físicos estão tentando chegar a uma lei para todos os quatro tipos de força postuladas como forças existentes na natureza. 13. Os slides 13, 14 e 15 trazem informações sobre a influência dos físicos medievais sobre os trabalhos de Galileu Galilei. A diferenciação entre o movimento uniforme e uniformemente variado (herança de Nicole Oresme) foi fundamental para Galileu. Antes de realizar as experiências com os planos inclinados, ele partiu do pressuposto de que as bolas rolavam com movimento uniformemente variado. Como já comentado, Galileu acreditava na simplicidade das leis da natureza, por isso considerou que os corpos caiam com o movimento mais simples possível, ou seja, com um movimento com aceleração constante. Na figura do slide 14 podemos observar (veja figura abaixo) que os triângulos têm a mesma área, ou seja, o triângulo 02 cabe exatamente no lugar do triângulo 01, transformando o triângulo maior num retângulo de mesma área. Assim pode-se concluir que a área inferior do gráfico (v X t), para o movimento uniforme, e para o movimento uniformemente variado, com velocidade média igual à do movimento uniforme, são iguais. Isso quer dizer que ambos os corpos percorrem a mesma distância se viajarem em intervalos de tempos iguais. Este raciocínio é um pouco complexo para o aluno do ensino médio e talvez você tenha que recorrer a outras técnicas e métodos de ensino para explicar melhor.

velocidade 02

01

tempo

17. Esse raciocínio de Galileu deu origem a duas leis muito importantes da Física: a Lei da Conservação da Energia Mecânica e a Lei da Inércia. Dentre elas, a segunda é a mais importante para nossos alunos neste momento, para compreenderem como se coloca um satélite em órbita. É importante ressaltar que a Lei da Inércia de Galileu recebeu a contribuição de René Descartes para chegar à forma aceita hoje. O equívoco de Galileu com relação à lei da

157

Inércia será discutido posteriormente. É preciso ressaltar que a idéia galileana foi fundamental para a criação de uma Física capaz de “unir o Céu e a Terra”. Este slide precisa ser bem compreendido, para que os alunos compreendam os seguintes. 29. Talvez a maior influência de Galileu, em sua época, se tenha dado por causa de suas observações astronômicas. Não foi Galileu o inventor do telescópio refrator, mas ele foi o primeiro a apontá-lo para o céu, ou seja, foi o primeiro a usá-lo para fins astronômicos. Relembre com os alunos um dos primeiros slides estudados (na primeira apresentação - Satélites). Se necessário retorne a este slide e reveja as luas de Júpiter observadas pela primeira vez por Galileu. 30. Galileu aperfeiçoou o telescópio e fez várias observações. Todas elas foram importantes, mas para este trabalho as observações das fases de Vênus têm uma importância especial, por isso o realce dessa informação no slide. 31. Esse slide e o de número 32 trazem informações sobre a importância das observações que Galileu fez das fases de Vênus. Essas observações não davam margem a outra interpretação que não o giro deste planeta em torno do Sol. Se Vênus apresenta fases é porque ele orbita o Sol e nós observamos tudo daqui da Terra. Essas conclusões golpearam duramente o, já desgastado, geocentrismo. 33. É necessário ressaltar aqui que existem outras versões para a condenação de Galileu, nós apresentamos apenas uma delas Alguns historiadores acreditam que ele foi condenado não por acreditar no heliocentrismo, mas por achar que a Igreja Católica interpretou a Bíblia equivocadamente. Isso contrariava as decisões do Concílio de Trento. Outros historiadores acreditam que o processo contra Galileu não aconteceu por ele aderir a teoria copernicana, mas sua condenação se deveu fato de ele não acreditar na transformação de matéria. Em outras palavras, ele defendia que todas as modificações eram fruto da combinação de matérias pré-estabelecidas. Isso feria a um outro dogma católico, o da Santa Eucaristia que afirmava haver uma transformação do pão em corpo de Cristo111. 36. Os versos “trinta quilômetros por segundo” (linha 05) e “na razão direta dos quadrados dos tempos” (linha 22) fazem referência à física galileana e podem não ser percebidos como tal pelos alunos. Realce estes versos e a ironia do poeta ao falar das autoridades eclesiásticas que condenaram Galileu. 38. Esse slide tem um filme sobre Galileu. Convide os alunos a observarem Galileu medindo o tempo de oscilação de um pêndulo com sua pulsação cardíaca. É importante também ressaltar o empenho de Galileu em aprender a fazer lentes para melhorar as dos fabricantes. 39. A partir deste slide e até o final dessa apresentação têm-se informações sobre a Física terrestre que explica os movimentos celestes, ou seja, a 111

CHASSOT, Attico. A ciência através dos tempos. 2º Ed. Ed Moderna. São Paulo, 2004. p. 149.

158

ciência que “uniu o Céu e a Terra” que na Física Aristotélica eram separados (mundo sublunar e supralunar). Para entender esta Física é importante entender o Princípio da Inércia e o conceito de gravidade. A combinação destes dois conceitos físicos explica o movimento oblíquo de um projétil e a órbita da Lua ou de um satélite artificial em torno da Terra. É importante observar que Galileu acreditava numa espécie de “Inércia Circular”. Para ele, se um corpo escorrega numa superfície sem atrito na Terra, dará, espontaneamente, a volta no planeta. Só a partir das idéias de René Descartes que surgiu o conceito de Inércia Linear que se mantém até hoje. Este conceito também é conhecido como Primeira Lei de Newton. 40. É importante lembrar que a Teoria do Ímpetus se desenvolveu com base na Teoria da força impressa de Hiparco (apresentação 02, slides 14 e 15).

Sugestões para uso dos slides da Apresentação “4 - Como colocar um satélite em órbita – Newton” 1. Nos primeiros slides, ressalte as influências que Newton sofreu. É bom falar sobre a vida e obra de um cientista, pois humaniza a ciência e a torna mais próxima dos interesses dos alunos112. O estudante também percebe um pouco sobre a natureza da ciência e a reconhece como construção humana. 15. A figura que aparece por último nesse slide pode dar margem a confusão. É importante deixar claro que o termo “corpo” se relaciona com “m” (massa), “campo” se relaciona com “g” (aceleração da gravidade) e “queda” com “p” (peso). A possível confusão pode ocorrer devido ao sinal “+”, do termo corpo + campo, porque na expressão abaixo aparece uma multiplicação.

18. Ressalte que duas forças só se anulam se possuírem mesma intensidade, mesma direção, sentidos opostos e atuarem no mesmo corpo. As forças de ação e reação não preenchem o terceiro quesito, ou seja não atuam no mesmo corpo, portanto não se anulam. 19. Chame atenção dos alunos que a partir deste slide eles entenderão, finalmente, como se coloca um satélite em órbita e a simplicidade dessa idéia genial. 23. Chame atenção para a figura que aparece no pensamento de Newton. A partir desta animação, pode-se entender o movimento dos satélites.

112

MATTHEWS, M. R. História, Filosofia e Ensino de Ciências: a tendência atual de reaproximação. Caderno Catarinense de Ensino de Física, v. 12, n. 3, p. 164-214, dez. 1995.

159

32. A dedução desta famosa equação (Lei da Gravitação newtoniana) pode não ser simples para estudantes do Ensino Médio, porém requer uma matemática acessível a tais alunos. Vejamos agora uma dedução113: Para um planeta de massa m, movendo-se aproximadamente em um círculo de raio r em torno do Sol, com velocidade v, há uma força F cujo valor é: F = ma = m . v2/r Se T é o período, ou tempo que o planeta leva para descrever um arco de 360°, então durante o tempo T ele percorre uma vez a circunferência de raio r e comprimento 2πr. Portanto, a velocidade v é 2πr/T, e: F = ma = mv2 . 1/r = m (2πr/T)2 . 1/r = m . (4π2r2/T2). 1/r F = m . (4π2r2/T2). 1/r . r/r * = 4π2 m .r3/T2.r2 = (4π2 m/r2) . (r3/T2) Como, pela Terceira Lei de Kepler, r3/T2 tem o mesmo valor K para qualquer planeta do Sistema Solar: F = (4π2 m/r2). K = 4π2.K.m/ r2 O raio r da órbita circular corresponde na realidade a D, distância média de um planeta ao Sol. Portanto, para qualquer planeta, a força que o mantém em órbita é: F = 4π2.K.m/ D2 Até aí podem a Matemática e a Lógica conduzir um homem de superior grandeza de espírito, mas Newton foi além. Ele escreveu a equação acima de outra forma: F = (4π2.K./Ms). Ms m/ D2 , onde Ms é a massa do Sol A quantidade 4π2.K./Ms = G, ou seja, a Constante de Gravitação Universal, e a Lei F = G . Ms m/ D2 não tem sua aplicação limitada à ação entre o Sol e um planeta, mas se aplica a cada par de objetos no universo, tornado as massas Ms e m em m1 e m 2: F = G . m1 m2/ D2

113

Extraída de: COHEN, Bernard. O nascimento de uma nova física: De Copérnico a Newton. São Paulo: Editora EDART, 1967.

*

Esta quantidade r/r é apenas um artifício matemático de valor 1, inserido apenas para viabilizar a operação.

160

Acrescentar a massa do Sol, como fez Newton, foi uma atitude ousada. Não há matemática – seja Álgebra, Geometria ou Cálculo Diferencial ou Integral – que justifique este passo audacioso. G é uma constante universal pelo fato de que, na forma em que Newton a descobriu, foi baseada em elementos do nosso Sistema Solar. Evidentemente, o ato de dividir a constante de Kepler pela massa do corpo central, ao redor do qual os astros fazem suas revoluções, elimina quaisquer aspectos especiais de qualquer sistema particular. 36. Discuta sobre o que são marés e colher dos alunos possíveis respostas sobre as causas desse fenômeno. Se não souberem a resposta certa, a última figura dá uma dica. 37. Observe que a maré alta ocorre na direção da Lua, de um lado e de outro da Terra. Como a força gravitacional decresce com o quadrado da distância, temos na superfície do oceano da região “A” (veja figura abaixo) uma força de atração maior que no fundo. Desta forma, a superfície é puxada para fora (em relação ao centro da Terra) que o fundo, fazendo a maré subir. Na região “B” observa-se também maré alta, pois a superfície é puxada para dentro com força de menor intensidade que o fundo. Como a superfície está menos comprimida, tende a ficar mais alta. Nas regiões “C” e “D”, que não estão alinhadas com a Lua, observa-se maré baixa (talvez neste momento um bom recurso a ser usado na explicação seria quadro negro e giz). A subida das marés também é influenciada pelos efeitos gravitacionais do Sol, põem são menos significativos que os da Lua. B

C

D

A

38. Lembre que o movimento curvo dos projéteis, da Lua e dos satélites artificiais é uma combinação da inércia com atração gravitacional. Se esta última deixar de existir (o que é improvável!) a 1º Lei de Newton (a Lei da Inércia) “assume os controles”. Pergunte aos seus alunos: O que aconteceria com a Lua se a força da gravidade da Terra “acabasse”?. 39. Discuta com os alunos a diferença do conceito de “cair” para o senso comum e para a Física (talvez fosse uma boa ocasião para se discutir as diferenças entre a ciência e o senso comum). Cientificamente o conceito de “queda de um corpo” não está necessariamente associado à chegada ao solo, como no senso comum, mas a uma atração gravitacional.

161

41. Pergunte aos alunos se já viram, em um jornal ou em outras fontes, que “os astronautas estão dentro da nave, no espaço onde não há gravidade”. Pergunte se concordam com o isso. Comente com os alunos que os meios de comunicação, por desinformação ou por tentar simplificar a linguagem científica para os leigos, acabam incorrendo em erros. 42. Peça que os alunos coloquem um objeto (pode ser um livro) na palma da mão aberta e a abaixe rapidamente. O que aconteceu com a força de contato quando a mão estava acelerando para baixo? A sensação de contato aumentou ou diminuiu? 54. Peça para os alunos fazerem dinamômetros com essas molas de cadernos velhos (podem ser até as de plástico). Convide-os a observarem que se torna impossível medir o peso de um corpo com um dinamômetro em condições de movimento. Como fazer para medir a massa de um corpo em um ambiente de microgravidade, já que as balanças falham? Discutir com os alunos os conceitos de massa gravitacional e massa inercial. Chamar atenção que a determinação da massa de um corpo neste ambiente é feita usando-se a segunda lei de Newton, aplicando-se ao corpo uma força conhecida e medido-se sua aceleração. 61. Compare a idéia de universo que temos hoje com o que se tínhamos nas épocas de Aristóteles, Ptolomeu e Copérnico. Para que uma galáxia se mantenha coesa, seria necessário que ela possuísse uma massa pelo menos dez vezes maior que a observada. Para explicar o fato das galáxias não se desfazerem, os astrofísicos “criaram” a “matéria escura”, ou seja, formularam uma hipótese para “salvar” a mecânica newtoniana do problema da insuficiente massa observada das galáxias. É interessante observar que criar hipóteses para “salvar uma teoria” não é privilégio somente de Ptolomeu, como foi visto. Há, nos dias de hoje, cientistas que não acreditam na matéria escura. Para eles a mecânica newtoniana não se aplica da mesma forma nas distâncias galácticas como se aplica ao espaço de um sistema planetário. Apesar de esses cientistas serem contra a “matéria escura”, ela ainda faz parte do que chamamos “ciência oficial” (ou do paradigma vigente) até que seja derrubada com bons argumentos. 65. Relembre as teorias de Aristóteles e de Hiparco (CD 01, apresentação 02, slides 13 e 14) para a explicação do movimento se manter, mesmo após cessada a causa. Pergunte aos alunos qual a explicação de Galileu para isso. Discuta os prós e contras de cada explicação. 70. Deste slide em diante é importante uma construção vetorial da velocidade114. Seria bom que o aluno adquirisse o conhecimento vetorial de um móvel fazendo uma curva, ou seja, adquira o conhecimento vetorial de velocidade, que no caso é tangente à trajetória.

114

Para introduzir a idéia de grandezas vetoriais sugere-se que o professor comece a trabalhar na sala de aula com mapas e mostre em mapas como é o vetor distância e fazer os alunos trabalharem com soma e subtração de vetores. Os mapas são ótimos materiais didáticos para se trabalhar com vetores.

162

71. É importante que os alunos percebam a analogia entre a tensão na corda e a força gravitacional. 73. Explique as variáveis da equação da força centrípeta e cite outros exemplos como a curva feita por um carro em movimento. Neste caso, o atrito faz o papel de força centrípeta. No caso de um motoqueiro no globo da morte é a força Normal. Chame atenção dos alunos que a força centrípeta no caso do movimento da Lua em torno da Terra, é a atração gravitacional. 75. Os detalhes destes cálculos podem ser feitos pelos alunos com a ajuda do professor.

CD 02 Sugestões para uso dos slides da Apresentação “5 - Contexto histórico da invenção dos satélites” Esta apresentação é única no CD – 02. Ela tem como objetivo galgar sobre o contexto histórico em que os satélites foram inventados, ou seja, apresentar ao aluno a Corrida Espacial que se travou durante a Guerra Fria. Para que o aluno perceba o que influenciou este acontecimento, a apresentação é iniciada com a Revolução Russa que dividiu o mundo em comunistas e capitalistas. Entre essa revolução (que ocorreu concomitantemente com a Primeira Guerra Mundial) e a Guerra Fria será apresentada a Segunda Guerra Mundial. Pode-se dividir a apresentação 05 em quatro momentos: Revolução Russa (slides de 5 a 24), Primeira Grande Guerra (de 13 a 15 e de 25 a 29)115, Segunda Guerra Mundial (58 a 104) e Guerra Fria (107 a 201). Conhecer a ascensão e queda de Hitler (Slides de 30 a 57) é fundamental para o entendimento de como se chegou ao lançamento de satélites. Toda a nossa abordagem da Corrida Espacial, inclusive com os primeiros lançamentos de satélites, está na parte que apresenta a Guerra Fria (slides de 107 a 201). 5. Ressalte a importância da Revolução Russa na divisão do mundo em comunistas e capitalistas. O comunismo como sistema de governo não existia antes desse acontecimento. Foi a Rússia a primeira nação comunista da história, apesar do capitalismo já ser conclamado pelo mundo. Sempre tenha em mente nosso tema principal: satélites. É para se conhecer e entender como essa tecnologia acaba sendo construída que foram planejados estes dois CDs. É bom lembrar os alunos que foi a Revolução Russa que conduziu o mundo para uma Guerra Fria. 12. A gravura do slide é sobre a libertação dos servos. Para que ela não fique fora do contexto, chame a atenção dos alunos que a servidão na Rússia czarista era uma semi-escravidão. Os donos da terra exploravam seus servos e eles, por sua vez, trabalhavam duro e não recebiam o suficiente para sua 115

Estes números de slides são aproximados. Como a Primeira Guerra Mundial e a Revolução Russa estão interligadas, é difícil saber exatamente em qual slide começa ou termina a explanação destes acontecimentos.

163

sobrevivência. Trata-se então de uma gravura que expressa um acontecimento da Rússia czarista, que não deixou de influenciar na revolução Russa. 20. Ressaltar que, após a Revolução de novembro, os revolucionários prenderam e mataram o czar e toda sua família. 21. Observar que, após a Revolução, Lênin consagrou-se como presidente russo. Trotski tornou-se seu “braço direito” e possível sucessor. Stálin, como líder do Partido Comunista Russo, tinha em mãos o poder político. Com a morte de Lênin, Stálin passou a usar todo seu poder para se tornar presidente. De posse do cargo, ele começou a perseguir Trotski. Stalin considerava Trotski uma ameaça a seu poder. Muito tempo depois, após fugir e se esconder em vários países, Trotski é assassinado no México a golpes de picareta, por um agente russo da KGB a mando de Stálin. 43. A formação do Estado Alemão e o desenvolvimento cientifico e tecnológico desta nação, tiveram grande influência no desenvolvimento dos satélites. Com o fim da Segunda Guerra Mundial, Estados Unidos e Rússia “herdaram” boa parte da ciência e da tecnologia alemã, utilizando-as para vários fins, dentre esses o desenvolvimento de satélites e de veículos lançadores. 49. A ciência básica e a aplicada não são neutras. Um bom exemplo disso é o projeto Manhattan. O desenvolvimento da ciência e da tecnologia nuclear, no final da Segunda Grande Guerra, foi financiado pelos Estados Unidos com objetivo de desenvolver a bomba atômica. 62. Ressaltar que o desenvolvimento científico e tecnológico, que possibilitou a invenção dos satélites e dos veículos lançadores, teve participação de trabalho escravo. Discuta um pouco com os alunos sobre a ética na ciência. 64. Neste filme (O Grande Ditador), Chaplin ridiculariza Hitler e o nazismo. 85. Observe que a invenção dos mísseis balísticos pelos alemães teve uma importância crucial no desenvolvimento dos VLS (veículos lançadores de satélites). O primeiro VLS norte-americano era um míssil V-2 modificado. 131. Clicar no símbolo do auto-falante para ouvir o som do Sputnik – 1. Lembrar que este “bip” emitido pelo satélite servia para os cientistas em terra medirem sua velocidade através do efeito doppler. 134. Lembrar que Max Gehringer errou na comparação do tamanho do Sputnik. Este satélite era maior que uma bola de futebol. Talvez uma bola de praia ou uma melancia grande seriam mais adequados para comparações. Para se ter uma idéia, veja o Sputnik próximo a uma pessoa no slide 130. 178. A Guerra Fria também influenciou o Brasil, porém optamos por não falar muito sobre isso nesse trabalho. A “Apresentação 05” já é bastante extensa sem nos atermos à questão brasileira e, se fizéssemos isso, iríamos desviar do tema deste trabalho.

164

202. Este slide e o próximo fazem uma revisão das principais idéias dos conteúdos dos dois CDs. Esta revisão encontra-se numa ordem inversa à apresentada no material. Discuta com os alunos tentando lembrar outras idéias importantes que não foram apresentadas nesta revisão. Discuta sobre alguns detalhes que os alunos gostariam de relembrar e se preciso reveja algumas partes.

Critérios para avaliação de livros de química para o ensino médio Sandra Maria de Oliveira Santos e Gerson de Souza Mól

anexos disponíveis clique aqui para baixar

volume 1 , 2006

3

Manual do usuário

O livro didático (LD) é a principal ferramenta utilizada por professores de ensino médio para planejarem e ministrarem suas aulas. Tal instrumento, usado em consonância com o projeto político-pedagógico da escola, contribui para promover o desenvolvimento de habilidades e competências necessárias ao educando e para a formação de cidadãos participativos. O professor, peça-chave na definição da escolha do LD a ser utilizado, tem à sua disposição um enorme leque de opções para que possa utilizar com suas turmas. Ao escolher o LD, o professor conscientemente ou não,utiliza de determinados parâmetros que priorizam alguns aspectos em detrimento de outros. O professor ao se posicionar deve ter a atitude de um avaliador profissional, para não correr o risco de, ao final do processo, optar por um manual escolar que não atenda às necessidades de todos os envolvidos no processo. A tomada de decisão é definida pela escolha do LD a ser adotado. Santos (2001), ressalta que a importância da análise textual dos manuais escolares está em desmistificar a visão equivocada de que os livros estão sempre corretos e que os conceitos e informações, por estarem num livro escolar, não podem estar errados, indicando um caráter dogmático e ortodoxo do discurso dominante. Nessa vertente de pensamento, busca-se estabelecer critérios e metodologia de análise para a avaliação do livros didáticos de Química para o ensino médio - LDQ. A nossa proposta visa permitir a análise de diferentes aspectos do LDQ, tais como a sua abordagem metodológica, a contextualização, sua integração com as outras áreas do conhecimento, entre outros. Assim sendo, este instrumento foi elaborado com objetivo de auxiliar o professor na escolha do LDQ a ser utilizado em sua escola. Espera-se que o LDQ escolhido seja coerente com a proposta pedagógica da instituição de ensino e represente o consenso entre os professores envolvidos com a disciplina. Por isso, a tomada de decisão para escolha do LDQ deve ser criteriosa, fruto da reflexão socializada dos educadores envolvidos. Ao iniciar o(s) avaliador (res) deve(m) mensurar o nível de importância de cada critério que será analisado, de acordo com a realidade dos alunos e com o projeto político pedagógico da escola. Ou seja, definir o grau de importância a considerado no momento de escolha do LDQ. O padrão utilizado nesse instrumento é: muito relevante, relevante, irrelevante e não se aplica. Esta hierarquização dos critérios feita por meio da associação de pesos diferenciados destaca alguns critérios mais significativos que outros. A valoração de alguns critérios está baseada em pesquisas na literatura e nas concepções de professores de Química do ensino médio. É importante destacar que o professor tem a liberdade, neste instrumento, de valorizar mais ou menos determinados aspectos, de acordo com o contexto da sua escola e a proposta pedagógica implementada. Os critérios definidos para escolha do LDQ são desdobrados em itens, organizados numa planilha, que orientam o processo de análise do manual didático. Os critérios de avaliação do LDQ são: 1. Aspectos visuais - ilustrações (fotografias, esquemas, gráficos etc.) 2. Aspectos gráficos e editoriais (organização da obra) 3. Linguagem dos textos 4. Livro do professor (fundamentação da obra e informações complementares) 5. Atividades experimentais (existência e viabilidade) 6. Aspectos históricos da construção do conhecimento químico 7. Aspectos sociais 8. Abordagem e contextualização (CTS) 9. Conteúdo químico e abordagem metodológica. Nessas categorias, incluem-se diversas perguntas (subitens) que podem ser respondidas com os seguintes valores: 0, 1, 2 e 3. Utiliza-se zero (0) quando o item não corresponde a nenhum aspecto do livro, ou seja: não se aplica. O avaliador pode usar o valor um (1) quando a resposta ao item for negativa. Quando o item for respondido parcialmente, opta-se pelo número dois (2) e pelo número três (3) quando o item for respondido positivamente. À medida que o professor responde aos itens da planilha pode observar critérios que geralmente passam desapercebidos, além de perceber detalhes que podem ser fundamentais de acordo com a sua realidade escolar. Ao finalizar a avaliação, o professor terá um conjunto de resultados parciais, com valores referentes a cada critério, que se somam resultando no valor final atribuído ao livro analisado. Após, acionar o botão “exportar” e será criada uma nova pasta com os dados do livro analisado. Avaliando mais de um manual escolar, o avaliador poderá comparar os diversos livros que forem validados neste instrumento. Caso queira excluir algum livro da análise, no fim da planilha, basta escolher o livro e clicar o botão “excluir da análise”. Os resultados das avaliações dos diferentes livros é agregado em uma planilha com o resumo geral, na qual se pode ter uma visão global dos manuais e assim tomar a decisão da escolha do LDQ. A análise do LDQ a partir desta planilha visa instrumentalizar o professor do ensino médio, de maneira mais autônoma, para uma escolha mais crítica e mais consciente do manual escolar. Munidos de um conjunto de informações significativas e concretas, espera-se que a tomada de decisão de qual livro adotar na escola contribua para a consecução dos objetivos educacionais e para a formação de cidadãos autônomos, críticos e participativos.

Critérios de avaliação do Livro didático de Química para o Ensino Médio 1. Aspectos visuais - ilustrações (fotografias, esquemas, gráficos etc.) A mensagem visual desempenha um papel importante no ensino de Química devido a sua capacidade de representação de idéias e conceitos científicos. A Química é uma ciência que estuda um universo macroscópico (real) e microscópico (abstrato). E a mediação da compreensão destes dois aspectos muitas vezes se dá por meio de imagens e esquemas presentes no LDQ. O objetivo da abordagem deste critério de escolha do LDQ é de fornecer subsídios para que o professor de Química do ensino médio consiga fazer uma análise superficial das imagens no LDQ. No entanto, dentro deste enfoque, o educador deve perceber as limitações imagéticas presentes nos LDQ e suas implicações no processo de ensino-aprendizagem, optando por uma escolha mais consciente. O professor deve considerar alguns aspectos em relação às imagens, na tarefa de escolher o LDQ, buscando uma análise crítica das mesmas. O educador deve observar: Item 1.1. As ilustrações apresentam tamanho e resolução adequados: uma imagem deve possuir determinado tamanho e resolução para que não comprometa as informações a serem transmitidas. Item 1.2. As ilustrações são inseridas nas páginas de modo a valorizar o texto(diagramação): como a imagem no LDQ está compondo o texto, essa deve relacionar-se a este de forma clara. Muitos alunos podem não conhecer sobre determinado assunto e a imagem pode auxiliar ou comprometer a compreensão dos conceitos abordados. Item 1.3. Há um equilíbrio entre a quantidade de ilustrações e o texto: no LDQ deve haver um equilíbrio na quantidade de ilustrações e texto. Não existe um consenso quanto à quantidade didaticamente correta de imagens em uma determinada página. Item 1.4. As ilustrações respeitam as diferentes etnias, gêneros, classes sociais, evitando criar estereótipos e preconceitos: de acordo com a legislação vigente, as ilustrações no LDQ não podem veicular preconceitos de origem, cor, condição econômica-social, etnia, gênero, orientação sexual, linguagem ou qualquer outra forma de discriminação. Item 1.5. As ilustrações favorecem a compreensão do texto: a maioria das imagens presente no LDQ tem papel explicativo, sendo indispensáveis na transmissão dos conceitos científicos. As imagens descrevem situações que exemplificam e definem conceitos, além de ilustrar problemas. Item 1.6. As ilustrações apresentam precisão conceitual: as ilustrações no LDQ devem apresentar clareza e precisão conceitual, ou seja, as informações disponibilizadas devem ser verdadeiras, isenta de erros e que não favoreçam a formação de construções conceituais errôneas. Item 1.7. As ilustrações estão bem distribuídas no LDQ: as imagens devem estar dispostas de forma harmoniosa e equilibrada em todo o manual didático. Item 1.8. As ilustrações apresentam legenda, créditos ou fonte de referência que favoreçam a compreensão do texto: como as imagens não são auto-explicativas a presença de legendas, crédito e fontes de referências aumentam a sua comunicabilidade. No entanto, sua eficiência está na sua adequação ao texto, não se limitando apenas a interpretação da imagem. A função de tais facilitadores é de explicar e esclarecer pontos importantes e de difícil compreensão na imagem. 2. Aspectos gráficos e editoriais (organização da obra) O livro didático deve obedecer a um conjunto de normas técnicas em relação aos aspectos gráficos e editoriais. Por se tratar de um manual escolar, ou seja, indicado diretamente para o ensino e aprendizagem, existem estudos das diversas áreas que buscam definir alguns padrões para as tais características gráficas.

Item 2.1. O LDQ apresenta boa legibilidade (tamanho da letra, contraste de cores, espaçamento etc.): a leitura e assimilação dos conhecimentos registrados no texto dependem entre outros fatores da legibilidade gráfica. Tal fator está relacionado com a capacidade de compreensão do material escrito. Deve-se observar se os caracteres (letras, números, cores e espaçamento) estão adequados para a faixa etária dos alunos. Determinadas letras podem ser facilmente identificadas, como o caso do I e do A, e outras que podem ser confundidas, como o O e o Q. O conjunto de cores utilizado devem favorecer a compreensão da ilustração, sem causar desconforto ou irritação ao leitor. Item 2.2. O LDQ apresenta sumário ou índice com subitens: o sumário enumera as principais divisões, seções e outras partes do documento, na mesma ordem em que as matérias se sucedem. Deve haver uma subordinação dos itens, que são destacados tipograficamente, de modo a permitir uma boa visualização das partes da obra e respectivos capítulos. Item 2.3. O texto é organizado hierarquicamente (títulos e subtítulos): a legibilidade do texto também perpassa pela organização dos títulos e subtítulos. Os títulos são seqüências de aprendizagem que servem para estruturar a seqüência do conteúdo. Devem ser destacados, pois contribuem para incentivar o aluno a leitura do texto e devem ser concisos, refletindo fielmente o conteúdo presente na obra. A hierarquia dos títulos e subtítulos favorece uma maior compreensão da organização geral do material escrito. Subitem 2.4.1. O LDQ apresenta glossário: como novos vocábulos são apresentados ao aluno, então, faz-se necessário a utilização de um glossário. O glossário irá definir algumas palavras ou termos técnicos que não fazem parte da realidade dos alunos. É importante que seja coerente com a obra e não apresente incoerências com parte textual. Subitem 2.4.2. O LDQ apresenta referências bibliográficas: as referências bibliográficas são indispensáveis a qualquer obra e no LD se reveste de grande importância na formação dos alunos e professores. A apresentação desta parte do livro é padronizada pela Associação Brasileira de Normas Técnicas que normatiza os processos de documentação. Subitem 2.4.3. O LDQ apresenta apêndice: o apêndice complementa o texto para não sobrecarregar o corpo principal da obra. Também é utilizado para dar uma visão global sobre aspectos complementares ao texto principal. Subitem 2.4.4. O LDQ apresenta índice: o índice geral tem a função de proporcionar uma pesquisa rápida e cômoda da obra. Apresenta-se como uma listagem detalhada dos assuntos e não deve ser confundido com o sumário que é uma reunião das principais divisões, capítulos, seções, etc. Deve indicar a localização da informação, a sua página ou parágrafo. Subitem 2.4.5. O LDQ apresenta índice remissível: o índice remissível é um facilitador pedagógico e serve como ponto de referência para a localização de informações pelos alunos e professores. Caracteriza-se por ser uma listagem alfabética de palavras presentes na obra com a indicação da página onde foi citado. 3. Linguagem do LDQ A linguagem se caracteriza como uma faculdade mental, inerente ao ser humano, por meio da qual fala-se uma ou mais línguas, sabe-se ou não escrevê-las com a finalidade de expressar-se, informar, influenciar alguém, raciocinar, tomar decisões, produzir textos com caráter técnico-científico, estético etc. A linguagem nas Ciências exatas reveste de mais algumas funções, além da comunicação. É mediadora na formação de conceitos. Sendo assim, no LDQ a linguagem é instrumento de comunicação e formação. O professor deve observar alguns aspectos na linguagem presente no LDQ: Item 3.1. A linguagem do livro é clara e precisa: a linguagem do LD deve ser sempre correta, fluente e agradável. O professor deve levar em consideração a clareza da exposição das idéias, a simplicidade, acessibilidade do texto. Item 3.2. A linguagem é adequada aos alunos do ensino médio: a significativa contribuição para o entendimento do texto didático perpassa pela leitura e compreensão do material escrito. A adequabilidade ao leitor valorizando as suas características, como o nível de dificuldade, interesses, faixa etária, são fundamentais para compreensão dos conceitos químicos. Item 3.3. A linguagem favorece a compreensão dos conceitos científicos apresentados: o texto didático deve ser claro e favorecer a compreensão dos conceitos vinculados. São inúmeros os fatores que contribuem para a incompreensão do livro didático: a existência de textos sem conexão ou incompletos, incoerência entre texto e ilustrações; problemas como erros, trocas e omissões de palavras; textos que tratam de realidades sociais extremamente diferentes da do aluno; uso de palavras e conceitos desconhecidos para explicar assuntos novos, cobrança na compreensão dos textos mediante exercícios cujas respostas já se encontram prontas, bastando copiá-las; explicações curtas e de difícil compreensão e explicações longas demais que são prolixas e não favorecem a compreensão do que está escrito. Item 3.4. Há utilização de linguagem diversificada (textos jornalísticos, letras de músicas, poemas etc): o LDQ deve fazer uso de diversificados tipos de linguagens como textos jornalísticos, de divulgação científica, letras de músicas, sugestões de filmes, poemas, linguagem oral. Busca-se por meio da exploração de diferentes linguagens, a construção do olhar mais crítico e mais interativo. Valorizar outras formas de comunicação e expressão propicia ao aluno uma boa experiência de leitura do mundo. 4. Livro do professor (fundamentação da obra e informações complementares) O livro ou manual do professor é a obra que objetiva auxiliar o educador na sua prática pedagógica. Para tal deve explicitar a fundamentação do livro do aluno, ou seja, os pressupostos teórico-metodológicos que nortearam a sua elaboração. Item 4.1. O LP indica com clareza os fundamentos téoricos-metodológicos da obra: o manual do professor deve esclarecer sobre a linha pedagógica do autor, indicando qual (ais) teoria (s) de educação e métodos de ensino orientam a elaboração do livro do aluno. Item 4.2. Há coerência entre os fundamentos explicitados no LP e o livro do aluno: a proposta metodológica do livro do professor precisa ser coerente com a desenvolvida no livro do aluno. No entanto, não deve indicar um trabalho diretivo ou inflexível. Item 4.3. O LP articula os conteúdos com outras áreas do conhecimento: o livro do professor deve indicar atividades ou sugestões pedagógicas que proporcionam a articulação dos conteúdos com outras áreas do conhecimento. Item 4.4. O LP apresenta orientações metodológicas para o trabalho com o LDQ: o livro do professor deve explicitar qual é o roteiro geral e as linhas de ação para as atividades a serem desenvolvidas. As orientações metodológicas indicam, de maneira, geral, onde se deseja chegar sem representar um meio concreto e imediato. Item 4.5. O LP sugere atividades diversificadas (projetos, pesquisas, atividades experimentais etc): o livro do professor deve apresentar sugestões para introduzir um determinado assunto, estimular o estudo, formular problemas, orientar experimentos, ilustrar e relacionar conceitos, utilizar outros recursos didáticos, ou seja, realizar atividades de enriquecimento dentro e fora da classe. Item 4.6. O LP sugere atividades experimentais alternativas ao livro do aluno: devido às características da clientela e do contexto escolar, o livro do professor deve sugerir alternativas para as atividades experimentais nas quais possam se discutidos os conceitos científicos, fazendo uso de outros reagentes ou equipamentos alternativos ou do próprio laboratório. Item 4.7. O LP aborda o processo de avaliação da aprendizagem: o livro do professor deve discutir o processo de avaliação da aprendizagem, além de sugerir instrumentos, técnicas e atividades; Item 4.8. O LP fornece subsídios para a correção das atividades e exercícios propostos: As informações que subsidiam a correção dos exercícios devem permitir que esse processo seja efetuado com exatidão. O trabalho de correção possui, também, função de formação do professor, pois permite que o educador compreenda um exercício que não tenha conseguido resolver ou captar o sentido. Item 4.9. O LP fornece subsídios para formação pedagógica do professor: o manual do professor deve ser material de formação e qualificação científica, pois o conhecimento está em constante evolução e o professor precisa buscar esta atualização. O manual também pode servir como suporte para uma formação pedagógica contínua, proporcionando orientações para enriquecer ou renovar a sua prática pedagógica. Item 4.10. O LP indica fonte de consulta para a formação do professor: o manual do professor deve indicar uma bibliografia básica comentada, na área de ensino, que forneça subsídios para a busca de orientações metodológicas e científicas que possam enriquecer o trabalho em sala de aula. Item 4.11. O LP orienta sobre o gerenciamento de resíduos químicos das atividades experimentais: o manual do professor deve propor atividades práticas que considerem a problemática do descarte de resíduos, como tratá-los previamente ou como diminuir a quantidade de reagentes utilizados. Item 4.12. O LP fornece orientações quanto à segurança em atividades experimentais: o manual do professor deve conter informações e orientações sobre a toxidez e o nível de periculosidades dos materiais manipulados. Os procedimentos mais perigosos devem ser advertidos por meio de notas ou ícones, para que o aluno, ao realizar atividade, possa estar informado do risco potencial ao qual está exposto. Item 4.13. O LP apresenta bibliografia utilizada pelos autores: o manual do professor deverá informar as fontes de consulta, tanto na área científica quanto educacional, utilizadas pelos autores na produção do LDQ. Item 4.14. O LP sugere leituras complementares: o livro do professor deve apresentar sugestões de leituras que contribuam para a formação e atualização do professor. 5. Atividades experimentais A Química, como ciência, caracteriza-se essencialmente pelo seu caráter experimental. No entanto, atualmente considera-se que o ensino desse componente curricular deve valorizar as inter-relações entre teoria, prática, cotidiano e a formação de valores éticos e morais. De acordo os Parâmetros Curriculares Nacionais, o ensino de Química como componente curricular da Área das Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias, deve propiciar, de forma específica, conhecimentos científicos e tecnológicos, cujas decorrências têm alcance econômico, social e político. Visa, ainda contribuir para a formação da cidadania, permitindo o desenvolvimento de conhecimentos e valores que possam servir de instrumentos mediadores da interação do indivíduo com o mundo (MEC, 2002).

Nesse contexto, acredita-se que as atividades experimentais são instrumentos didáticos preciosos no processo de ensino aprendizagem. A experimentação desperta o interesse entre alunos de diversos níveis de escolarização. Em seus depoimentos, os alunos também costumam atribuir à experimentação um caráter motivador, lúdico, essencialmente vinculado aos nossos sentidos. Concomitantemente, é comum ouvir de professores a afirmativa de experimentação aumenta a capacidade de aprendizado, por envolver o aluno com os temas estudados. No entanto, uma abordagem tradicional pode vir a comprometer a qualidade do ensino, assim como transmitir uma concepção inadequada do que é Ciências e, por conseguinte, da Química. A simples existência de aulas experimentais não assegura por si só a promoção de aprendizagens significativas e nem o estabelecimento da relação teoria-prática. Em grande parte dos LDQs presentes no mercado editorial, os experimentos apresentam-se no final das unidades, como atividades que irão comprovar a teoria descrita durante o capítulo. Não obstante, o que mais deve chamar a atenção do professor ao fazer a escolha do LDQ não é apenas se há experimento, mas sim qual a visão de Ciências/Química que se está transmitindo. Item 5.1. Podem ser facilmente realizadas com bases nas orientações do roteiro: de acordo com cada realidade, os experimentos propostos no LDQ devem ser relativamente fáceis de serem executados com materiais comuns de laboratório. Item 5.2. São sugeridas em um contexto problematizado estimulando a compreensão dos conteúdos: um aspecto importante a ser ressaltado na atividade experimental é que esta deve proporcionar um caráter investigativo. Muitos alunos não conseguem estabelecer relações entre o material concreto que manipula e os dados obtidos. Por isso, as práticas de laboratório servem para obter informações/dados para depois extrairem conclusões pertinentes. A abordagem experimental investigativa problematizadora favorece uma discussão mais significativa dos conceitos químicos, sendo que os alunos, que foram tratados nesta perspectiva, conseguem reter as informações por mais tempo. Item 5.3. Enfocam o trabalho cooperativo: para um melhor aproveitamento do ensino de Química é fundamental que o LDQ sugira estratégias de ensino em que haja uma maior interatividade entre os alunos, contribuindo para um maior engajamento e participação nas aulas. A formação do espírito colaborativo pressupõe uma aprendizagem construída por atividades contextualizadas socialmente e problematizada, com relevância para os alunos e para a comunidade escolar. Item 5.4. O LDQ estimula a realização dos experimentos, sem apresentar os resultados esperados: as atividades experimentais devem ser organizadas para desenvolver habilidades de observar, interpretar, ler tabelas, analisar dados e controlar variáveis. Assim, compreender não somente o conteúdo químico como as potencialidades e limitações da Ciência. E o LDQ ao apresentar, já de antemão, os resultados a serem alcançados, prejudica o caráter pedagógico da atividade. Item 5.5 Evitam a formação de conceitos ou relações conceituais equivocados: as atividades experimentais em que prevalece a visão simplista em que os alunos manipulam objetos em detrimento da interação e da atividade cognitiva mental não favorecem a aprendizagem significativa dos conceitos. Tais atividades podem, contrariamente, favorecer ao estabelecimento de conceito ou relações conceituais equivocadas sobre determinado conhecimento químico e sobre a natureza da ciência. Item 5.6 Evitam apresentar a Química como uma ciência dogmática: o LDQ deve evitar a disseminação de uma visão indutivista e empirista da realidade que está aí fora para ser descoberta. Tal visão errônea remete a uma versão dogmática da Ciência como única forma verdadeira e definitiva de explicação para qualquer questão. Item 5.7 Realçam a diversidade de métodos de produção científica: as aulas experimentais devem primar pelo desenvolvimento do senso crítico em relação aos resultados obtidos nas práticas. Os valores obtidos não devem ser obrigatoriamente os esperados. Questionar se os resultados são plausíveis, corretos, esperados evita a transmissão de idéias errôneas. Estas limitações são bastante graves. Os LDs não devem passar uma visão distorcida das Ciências. O conhecimento científico veiculado nos livros não sofreu grandes alterações nas três últimas décadas e o que é pior, apresentam a ciência como produto final da atividade científica, com caráter dogmático, imutável e desprovido de determinações históricos, político-econômicos, sociais e ideológicas. Realça sempre um único processo de produção científica - o método empírico-indutivo em detrimento da apresentação da diversidade de métodos e ocorrências na construção histórica do conhecimento científico. Item 5.8. Sugerem procedimentos de segurança e adverte sobre possíveis perigos: o LDQ deve conter orientações sobre a toxidez e o nível de periculosidades dos materiais manipulados. Os procedimentos mais perigosos devem ser advertidos através de notas ou ícones, para que o aluno ao realizar atividade esteja informado do risco potencial a que está exposto. Item 5.9. Não trazem riscos à integridade física dos alunos: a sugestão de atividades práticas deve ser acompanhada de uma profunda reflexão, não apenas sobre sua pertinência pedagógica, mas também sobre os riscos reais ou potenciais à integridade física dos alunos. Existem situações de risco mais elevado, como a manipulação de substâncias corrosivas e/ ou uso do fogo, que merecem especial atenção. Item 5.10. Sugerem procedimentos para descarte dos resíduos ou orientações para reutilização: no caso dos laboratórios de Química do ensino médio, os resíduos produzidos têm características muito semelhantes ao lixo das indústrias, apesar de serem descartados numa escala bem menor. No entanto, estes resíduos já constituem como uma preocupação devido a sua toxidez e inadequação no seu procedimento de descarte. Geralmente estes materiais são diluídos e jogados nas pias ou no lixo comum, tornando-se algo perigoso, uma vez que os tratamentos utilizados atualmente não eliminam resíduos químicos, como os metais pesados. E conseqüentemente, a água contaminada será consumida novamente. Então, o LDQ deve apresentar orientações quanto ao descarte, incineração ou reutilização dos resíduos químicos em experimentos posteriores. Item 5.11. Propõem a utilização de materiais alternativos para a execução dos experimentos: A utilização de materiais alternativos possibilita a confecção e realização de experimentos a um baixo custo. Isto torna as atividades acessíveis a todas as escolas, especialmente aquelas carentes de recursos financeiros. Item 5.12 Propõem a utilização de quantidades reduzidas de reagentes, minimizando os gastos: uma alternativa é a experimentação micro escala ou semi-microescala. São atividades onde a quantidade de reagentes utilizada é numa escala reduzida. Evidencia-se como vantajosa devida diminuição da quantidade de resíduos químicos gerados. O benefício da microescala está na redução direta e imediata dos poluentes, na economia de reagentes, no menor risco à exposição a possíveis contaminantes, na segurança da realização das práticas com reagentes voláteis ou agressivos e na redução do tempo de realização e preparo. Item 5.13 Indicam medidas de emergência no caso de acidentes: o LDQ deve conter orientações simples e factíveis sobre medidas de emergência no caso de acidentes 6. Aspectos históricos da construção do conhecimento químico Geralmente o LDQ apresenta uma concepção de ciência baseada na acumulação de conceitos e na linearidade das teorias e leis que, paulatinamente, vão sendo organizados em unidades de ensino estanques de modo que vão se desconhecendo conceitos como "ciência normal" ou "revolução científica". Os alunos apenas percebem, lêem os textos, fazem os exercícios sem perceber o que a ciência verdadeiramente significa. O conhecimento científico é apresentado como algo pronto, acabado (ora, está escrito no livro!), no qual o cientista surge como uma figura estereotipada, de cabelos e jaleco brancos, com respostas para todos os problemas, onde não observadas dúvidas ou dificuldades no seu trabalho. Entretanto, ao lançar um olhar sobre a História da Ciência, pode-se perceber o quanto a compreensão da história das idéias pode auxiliar a entender como a construção do conhecimento é complexa e não livre das mais diferentes interferências. Da mesma forma, esse olhar permite ver a Química além das equações ou fórmulas, como uma fração do conhecimento humano integrada ao dia-a-dia, influenciando a percepção do mundo em que se vive, muito mais completo do que existe no LD. Item 6.1. O LDQ valoriza a evolução das idéias para construção dos conhecimentos químicos: É preciso observar que o conhecimento químico vem sendo sistematizado como atividade científica há cerca de 200 anos. O LDQ deve indicar que o conhecimento químico, ao longo do tempo, sofreu mudanças no modo de perceber e interpretar a evolução das idéias. Item 6.2. O LDQ compara as concepções prévias dos alunos com as concepções vigentes em determinadas épocas históricas: Através do paralelismo entre as concepções dos alunos e as concepções vigentes ao longo da história pode-se extrair da história informações sobre as dificuldades dos alunos a partir das dificuldades e obstáculos que os cientistas de cada época enfrentaram. Item 6.3. O LDQ mostra o caráter hipotético das ciências e as limitações de suas teorias e seus problemas pendentes de soluções: A abordagem de aspectos históricos no LDQ deve favorecer a visão dos alunos que a ciência, como construção humana, é limitada, passível de erro. E que ainda existem problemas científicos que ainda precisam ser solucionados. Item 6.4. O conhecimento químico é apresentado como modelo que indica o caráter transitório das ciências: O LDQ deve destacar aspectos que indiquem o caráter provisório do conhecimento científico. É interessante observar as grandes crises, como a teoria do flogístico e a teoria da combustão de Lavoisier, como exemplo de mudanças de paradigmas. 7. Aspectos sociais De acordo com a legislação vigente (Brasil, 2005) e a fim de contribuir efetivamente para a construção da ética necessária ao convívio social e à cidadania, o livro didático não poderá: Privilegiar um determinado grupo, camada social ou região do País; Veicular preconceitos de origem, cor, condição econômico-social, etnia, gênero, orientação sexual, linguagem ou qualquer outra forma de discriminação; Divulgar matéria contrária à legislação vigente para a criança e o adolescente, no que diz respeito a fumo, bebidas alcoólicas, medicamentos, drogas e armamentos, entre outros; Fazer publicidade de artigos, serviços ou organizações comerciais, salvaguardadas, entretanto, a exploração estritamente didático-pedagógica do discurso publicitário; Fazer doutrinação religiosa;

Veicular idéias que promovam o desrespeito ao meio ambiente. 8. Abordagem e contextualização - Ciência Tecnologia e Sociedade (CTS) Existe uma tendência mundial de ensino que vem desde a década de 70, que o ensino de ciências em CTS-ciência, tecnologia e sociedade deve se caracterizar pela abordagem dos conteúdos científicos no seu contexto social. Os aspectos enfatizados no ensino de CTS são a organização das matérias em temas sociais e tecnológicos. Destaca-se a ciência como uma atividade humana em processo, com limitações tecnológicas no que diz respeito ao bem comum, ênfase em atividades práticas, coletivas e não teóricas, refere-se a um mundo real com problemas verdadeiros, proporcionando uma abordagem interdisciplinar e principalmente a busca das implicações sociais dos problemas tecnológicos e da tecnologia para a ação social. Item 8.1. O LDQ apresenta-se contextualizado através de abordagem temática, explicitando as relações entre ciência, tecnologia e sociedade: O LDQ deve apresentar o conhecimento químico contextualizado, com assuntos e problemas que dizem respeito à vida da comunidade e do aluno. No entanto, tais conhecimentos devem ser abordados sob a forma de temas que permeiam toda unidade de ensino, explicitando o papel da sociedade no controle da ciência e tecnologia. Item 8.2. Existem atividades que favorecem o desenvolvimento de habilidades e competência necessárias à formação da cidadania (projetos que envolvam os diversos segmentos da escola e sociedade): O LDQ deve sugerir projetos a serem desenvolvidos por toda a escola, mas que fundamentalmente sejam ações desenvolvidas pelos alunos. Tais atividades devem ter um significado social para os alunos e para a comunidade escolar, resultando em contribuições para a formação de alunos críticos e engajados na sociedade. Item 8.3. O LDQ explicita as inter-relações com as outras áreas de conhecimento: A abordagem dada pelo LDQ deve favorecer ao estabelecimento de relações com as outras áreas do conhecimento. Tais relações podem ser observadas através da sugestão de debates temáticos para que os alunos compreendam a natureza interdisciplinar do conhecimento científico. 9. Conteúdo químico e abordagem metodológica. Toda obra didática é orientada por pressupostos teórico-metodológicos. São princípios responsáveis pela organização didática e coerência interna da obra. Item 9.1. O LDQ evita apresentar erros conceituais ou relações conceituais errôneas: O livro didático, por sua grande influência no processo de ensino-aprendizagem, apresenta importante papel no ensino formal. Então, como obra de referência, este material didático deve ser mais correto e preciso possível. No entanto, o professor deve observar a existência de algumas incorreções conceituais como, por exemplo: nos esquemas de hierarquização conceitual, alguns LDQ retratam uma relação errônea nos sistemas conceituais de matéria no qual aspectos relacionados à natureza (substância simples e composta) e quanto à forma de apresentação (homogeneidade e heterogeneidade) são associados num mesmo esquema; observa-se que os fenômenos químicos e físicos são associados, implicitamente, a reações irreversíveis e reversíveis, respectivamente. Não por meio da sua conceituação e sim, por exemplos apresentados. Item 9.2 O LDQ evita apresentar desatualizações científicas: A observação de pequenos dados como o volume molar de um gás na CNTP, dá algumas indicações se o material didático incorporou os avanços tecnológicos e científicos na área da Química. O valor recomendado pela IUPAC é: Vm (CNTP) = 22,71 L/mol. Item 9.3. No LDQ os conceitos apresentados são explicitamente retomados em outras unidades: O LDQ deve propiciar a relação entre o conteúdo novo e o já abordado. A seqüência das unidades e capítulos nos livros didáticos deve permitir ao aluno estabelecer uma seqüência em relação à ordem do conhecimento, desde que tal seqüência não leve a uma monotonia e nem impeça a espontaneidade da proposição de problemas e situações que emergem em sala de aula. Item 9.4. O conhecimento químico abstrato é abordado a partir dos aspectos qualitativos e macroscópicos para introduzir os aspectos quantitativos e microscópicos: O conhecimento químico deve ser tratado a partir dos fenômenos de interesse da Química e do contexto do aluno, desde que sejam concretos e visíveis (macroscópicos). Após esta abordagem, então, discute-se os fenômenos com bases nos seus aspectos microscópico ou teórico que se caracteriza por sua natureza atômico-molecular e envolve explicações baseadas em conceitos abstratos como átomo, molécula, íons, elétrons, etc, para racionalizar e prever o comportamento das substâncias e suas transformações. Como envolve explicações baseadas na natureza atômico-molecular, estas são calcadas em modelos abstratos que incluem entidades não diretamente perceptíveis pelos alunos. Item 9.5. O conteúdo é abordado valorizando igualmente os aspectos macroscópico, microscópico e simbólico do conhecimento químico: O conteúdo químico, este pode ser classificado em três níveis: macroscópico, microscópico, simbólico e deve ser valorizado equilibradamente no ensino da Química. Onde os aspectos macroscópicos, visuais sejam correlacionados corretamente com as fórmulas e equações (simbólico) associados aos aspectos microscópicos, os modelos abstratos como átomo, moléculas, íons. Item 9.6. O tratamento matemático do conhecimento químico enfatiza as deduções de fórmulas explicitando as relações com os processo químicos: O tratamento matemático dado ao conhecimento químico não deve privilegiar somente a aplicação de fórmulas químicas com a valorização excessiva do nível simbólico. A abordagem quantitativa dos fenômenos químicos deve valorizar os aspectos dedutivos, que explicitam aos alunos como determinadas equações químicas foram estabelecidas. Item 9.7. O LDQ estabelece ligação entre conhecimento químico estudado e fenômenos conhecidos por alunos e professor: As concepções prévias dos alunos devem ser exploradas para que se estabeleça um vínculo com os conceitos químicos que serão apresentados. Esta conexão pode ser realizada através de atividades, questões para discussão, etc, antes da introdução de novos conteúdos para se possa entender as relações que os alunos estabelecem no seu pensamento. Item 9.8. A metodologia empregada estimula o raciocínio, a interação entre alunos e/ou professor, não tendo como característica principal a memorização de conteúdo e termos técnicos: O LDQ deve apresentar uma metodologia que valoriza o pensamento do aluno, através da proposição de atividades em que o aluno tenha uma postura ativa, engajado nas atividades experimentais, em discussões em grupos e nas conduzidas pelo professor. O LDQ deve promover atividades de compreensão cognitiva para que o aluno atribua sentido àquilo que está aprendendo, dentro do seu contexto escolar e da sua comunidade. Item 9.9. As atividades e exercícios desenvolvem a capacidade dos alunos em resolver problemas usando a linguagem química: O LDQ deve incluir, também, atividades que envolvam a resolução de problemas abertos, onde habilidades e competências serão mobilizadas para a análise de determinada situação. Uma situação, concebida como problema, é aquela em que o sujeito não dispõe de procedimentos automáticos que o levem a soluções imediatas, ou seja, requerem do sujeito alguma forma de reflexão e de tomada de decisão sobre a seqüência de passos a seguir para se chegar a uma ou a outra solução. Esta mobilização de saberes, habilidades e competências tendem a englobar os três domínios do conhecimento da área das ciências da natureza: representação e comunicação, investigação e compreensão e contextualização sociocultural. Item 9.10 As atividades e exercícios evitam a valorização expressiva de cálculos matemáticos, descontextualizados e que pouco valorizam a formação ampla do cidadão: As atividades de aprendizagem devem estar voltadas à formação do cidadão, vinculando os conteúdos químicos e sua linguagem às dimensões sócio-político-econômicas e aos conhecimentos prévios dos alunos. Espera-se que o aluno interaja com os conteúdos e coopere com os colegas na construção dos conceitos e métodos científicos. Defende-se que o aluno parta de questões concretas para estabelecer relações abstratas entre os conceitos e os conteúdos presentes nas atividades de aprendizagem. Item 9.11. São dadas informações suficientes para que os alunos resolvam as atividades propostas: Deve-se especificar os instrumentos e os apoios que o aluno pode consultar para resolver os exercícios. Item 9.12. O LDQ apresenta atividades e exercícios variados que privilegiam de habilidades como a capacidade de analisar, inferir, comunicar, criticar, descrever, comparar, correlacionar, etc.: O LDQ deve apresentar um conjunto de situações que favoreçam a aprendizagem do aluno. Tais situações podem ser de natureza diversa, considerando os saberes cognitivos, atitudinais e procedimentais.

história da borracha na Amazônia A e a química orgânica: produção de um vídeo didático para o ensino médio Péterson Gustavo Paim e Gerson de Souza Mól

anexos disponíveis clique aqui para baixar

volume 1 , 2006

4

ANEXO 1 Manual para utilização didática do vídeo

O vídeo em questão traz uma abordagem incomum em Química Orgânica, servindo para o professor utilizá-lo para introduzir o assunto para alunos do Ensino Médio que, preferencialmente, ainda não tiveram qualquer contato com o tema. Mas, mesmo que o aluno já tenha noções de Orgânica, este vídeo didático-educativo faz seu uso pertinente, pois esclarece e interliga assuntos geralmente trabalhados sem qualquer ligação entre si. O vídeo é didático, por ser capaz de ensinar conceitos de Química e da história da borracha no Brasil aos alunos, e educativo, porque visa à conscientização ambiental e o desenvolvimento sustentável na floresta. O assunto de Química é abordado gradativamente, muitas vezes de maneira indireta, enquanto é contada a história da borracha na Amazônia, por meio de entrevistas a seringueiros, locução, animações e questionamentos de alunos. Assim, as informações químicas não soam de forma pesada aos espectadores. Ao trazer à tona a coleta de látex para a produção de borracha, há a inserção de um questionamento sobre como o látex se torna borracha. Antes de responder que se trata de uma reação de polimerização, a locução faz uma pequena pausa para falar de atomística, ligações químicas e ligações intermoleculares. Na seqüência, o vídeo menciona a polimerização para dar início à Química Orgânica. A introdução de abordagem orgânica por meio da polimerização se faz por dois motivos. O primeiro é que o aluno entenda como as cadeias carbônicas formam diversas

substâncias

na

natureza,

como

proteínas,

açúcares

e

outras,

compreendendo-as e não apenas decorando as nomenclaturas. O terceiro é que o aluno, por meio de animações exibidas nos vídeos, possa melhor compreender que as reações químicas apresentam grande mobilidade, o que não fica claro nas estáticas representações dos livros didáticos. Dessa forma, pequena noção de mecanismo de reação é mostrada para que os alunos não tenham a sensação de que o reagente se torna produto por meio de um passe de mágica. Outro questionamento, a respeito da deformação das borrachas, exige explicação do professor, após o término do vídeo, sobre a vulcanização (Clayden, 2000), a qual também é mostrada por representação de animações moleculares no vídeo.

102

Seguindo a história da borracha na Amazônia, a locução relata fatos pertinentes à Geografia e História, abordando aspectos sociais e econômicos. Assim, a questão da indústria automobilística foi bastante significativa, levando ao furto de sementes na Amazônia para plantar na Ásia e ao desenvolvimento da borracha , conforme apresenta Ninis e Pastore (2002) 2. É mostrada a fórmula de ética25F1

26F

uma das borrachas sintéticas: a SBR. A partir da repetição de uma seqüência de átomos do elemento químico carbono, chega-se à cadeia principal, tanto na borracha sintética quanto na natural, abordando a existência dos compostos orgânicos. Neste momento, quando se questiona sobre a definição de Química Orgânica, é introduzido o histórico deste ramo da ciência, apresentando as idéias de grandes pesquisadores como Bergman, Berzelius, Wöhler, Kekulé e Couper, desde a teoria da força vital aos postulados de Kekulé-Couper, que são a base da Química Orgânica. Assim, inicia-se a classificação das cadeias carbônicas, que podem estar arranjadas de forma aberta ou fechada, conforme mostra o vídeo. Este trecho serve como subsunçor para o professor, posteriormente, trabalhar com os alunos, além dos postulados de Kekulé-Couper, as classificações das cadeias carbônicas não somente em aberta ou fechada, mas em saturadas e insaturadas, aproveitando que o vídeo apresentou o benzeno. Então, a classificação em aromáticas ou não aromáticas também pode ser feita pelo professor neste momento. Quando se questiona sobre a presença de átomos de outros elementos químicos nas cadeias carbônicas, a locução define e demonstra os grupos funcionais que dão origem às diversas funções orgânicas: hidrocarbonetos, álcoois, cetonas, aldeídos, éteres, ésteres, aminas, amidas, compostos halogenados, nitrocompostos, dentre outros. Para que a verificação da diferença entre os grupos seja melhor compreendida, há um intervalo entre a apresentação de um e outro grupo funcional. Este trecho oferece ancoragem para o professor trabalhar, em aula(s) futura(s), exemplos de cada grupo funcional com os alunos, obtidos do cotidiano. Neste momento, pode-se trabalhar a nomenclatura orgânica quanto ao

1

www.petroflex.com.br/perfil_borracha.htm e http://educar.sc.usp.br/licenciatura/2003/quimica/paginahtml/ polimeros7.htm 2 NINIS, A. B. ; PASTORE Jr, F. A Amazônia e a borracha natural: histórico e perspectivas. Tópicos em Desenvolvimento Sustentável II. Brasília: UnB, CDS, 2/2002. 3 Cernambi é o processo de coagulação natural do látex, pelo qual o seringueiro o deixa, após a sangria da árvore, repousar em um recipiente até tomar aspecto sólido. 4 Péla ou bola é o processo pelo qual o látex é coagulado pela ação da fumaça derivada da queima de madeira, no qual o seringueiro expõe seus pulmões enquanto molda o aspecto “esférico” e sólido da borracha formada.

103

número de carbonos na cadeia principal (met, et, prop...), à presença de radicais (metil, etil, vinil...), à ligação entre carbonos (an, en, in) e aos grupos funcionais presentes (sufixo o, ol, ona...). Depois de informar que as moléculas de uma substância podem conter diversos grupos funcionais, o vídeo continua a explicação sobre polímeros, classificando-os em naturais ou sintéticos e em termoplásticos ou termorrígidos, além de poderem ser considerados elastômeros. Aspectos biológicos da floresta, como o mal-das-folhas, e sociais são relatados para expressar a influência da borracha na economia amazônica e até mundial. Conflitos político-sociais, como o caso Chico Mendes, também estão contextualizados na seqüência do vídeo. Alguns materiais derivados da borracha são apresentados. Neste momento, há o questionamento do porquê da diferença de rigidez entre materiais de borracha. Outra animação é mostrada no momento, indicando a relação diretamente proporcional entre o percentual de enxofre na vulcanização e a rigidez da borracha. Na seqüência, mostram-se as etapas pelas quais a borracha pode passar antes de ser vulcanizada. O vídeo apresenta desde o trabalho do seringueiro até a obtenção de um produto bruto final para o mercado. Depois da coleta, o látex pode passar por dois processos de coagulação (cernambi3 ou péla4) antes de ir para uma usina de beneficiamento, que fabrica o Granulado Escuro Brasileiro, muito utilizado na indústria de pneumáticos, mas de elasticidade comprometida e propulsor de grande gasto de água e energia. O vídeo, por meio da locução, questiona a necessidade

de

beneficiamento

em

uma

usina,

apresentando

tecnologias

alternativas que dispensam os gastos com água e energia, obtendo, ainda, um produto com boa qualidade e alta elasticidade. Assim, tem-se a pretensão de mostrar que a Química pode melhorar a qualidade da borracha e as condições de trabalho dos seringueiros. Portanto, é interessante que o professor, neste momento, discuta com os alunos a importância da Química para a sociedade como um todo, e que, graças ao seu desenvolvimento, maior conforto pôde ser oferecido ao homem. O quadro a seguir orienta o professor quanto a possíveis temas químicos que podem ser trabalhados no vídeo, em relação ao cotidiano e aos aspectos históricos relacionados.

104

Relação Histórico X Cotidiano X Abordagem Química do vídeo

Histórico

Cotidiano

Colombo – cauchu (índios)

Abordagem Química ou interdisciplinar História / Geografia Matéria; Substância;

1735 – Charles de la Condamine

A importância do

Material; Ligações

(Primeiro estudo científico sobre a

seringueiro como

Químicas; Ligações

borracha

guardião da floresta Intermoleculares; Moléculas; Polimerização.

1800 – Sandálias de borracha (índios)

História / Geografia

1823 - Macintosh (Impermeabilização) Deslizamento entre as 1839 – Goodyear (Vulcanização)

moléculas; Vulcanização quente e fria.

1845 – R.Thomson

História

(Invenção do pneu e câmara de ar) 1850 – 1910 (Hegemonia da borracha amazônica

História / Geografia

no mundo) 1876 – Henry Wickham

História / Sociologia

(Biopirataria) 1910 - Crescimento dos seringais de cultivo

História / Geografia

na Ásia; - Crise da borracha amazônica 1912 “Plano de Defesa da Borracha” no

Biopirataria

Brasil

105

Historia; Borracha natural

1942-1945(2ª Guerra)

e sintética; Conceito de

- Bloqueio japonês na Ásia;

Química orgânica; Grupos

- Novo auge da borracha no Brasil;

Funcionais; Polímeros

- Soldados da Borracha;

artificiais e sintéticos;

- Pesquisas dos E.U.A. para sintetizar

Termorrígidos e

a borracha em laboratório.

termofixos; Elastômeros.

1945 - Fim da guerra; - Fim do bloqueio japonês;

História

- Consolidação da borracha sintética; - Nova crise da borracha brasileira. Década de 1960 - JK e a indústria automobilística nacional; - Novo auge da borracha brasileira;

História

- Mal-das-folhas; - Nova crise; - Cultivo de seringais em outras regiões brasileiras. Décadas de 1970/80 - Crescimento dos seringais de cultivo brasileiros;

História

- Manutenção de uma política de proteção comercial à borracha natural; - Estabilização do mercado brasileiro de borracha.

106

Década de 1990 - Desmantelamento da política de proteção da borracha nacional; - Aumento da concorrência;

A diversidade do

- Crise da indústria mundial;

emprego da

- Crise do Japão;

borracha

- Queda dos

História / Geografia; Dureza e Flexibilidade da borracha proporcional à adição de enxofre

- Globalização da economia brasileira; - Nova crise no Brasil. - Métodos de produção de borracha bruta: . Cernambi e Péla. - Métodos de Beneficiamento da borracha natural:

Sociologia;

Usina e Métodos

Coagulação pela

Alternativos

acidulação sem fumaça;

(Tecbor e o

Vulcanização

chamado Couro Vegetal) Química e Sociedade: A importância da Química para o seringueiro e para a sociedade

É importante que o professor não tenha a pretensão de esgotar o vídeo em uma única apresentação. Após ser exibido uma primeira vez e sem interrupção, pode repetir as partes que achar mais interessante ou levar os alunos para assisti-lo novamente, após o assunto ter sido aprofundado por meio de explicações, discussões e exercícios. Assim, o professor pode repetir, por exemplo, as reações e ligações químicas apresentadas no vídeo, para que o aluno compreenda melhor o 107

que lhe foi apresentado no quadro-negro ou nos livros. Se achar conveniente, o professor pode exibir o vídeo novamente para a turma, por inteiro, após ter encerrado o tópico de Química Orgânica, pois os alunos, mais maduros em relação ao assunto, poderão compreendê-lo melhor, em uma segunda apresentação. Não é muito aconselhável a interrupção do vídeo durante a primeira exibição, pois isso o tornará cansativo aos alunos. Mesmo que eles não venham a compreender todos os assuntos apresentados durante a primeira exibição, podem ficar curiosos e motivados a entendê-lo por meio de explicações futuras do professor. Já na segunda exibição, as pausas podem ser feitas para se frisar determinados pontos destacados durante as aulas.

108

ormação contínua do professor F de ciências: pesquisa colaborativa na construção de uma proposta de coordenação pedagógica reflexiva Elias Batista dos Santos e Ricardo Gauche

volume 1 , 2006

5

APÊNDICE E – TEXTO DE APOIO

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA Decanato de Pesquisa e Pós-Graduação Instituto de Física Instituto de Química PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE CIÊNCIAS MESTRADO PROFISSIONALIZANTE EM ENSINO DE CIÊNCIAS

Formação Contínua do Professor de Ciências: Pesquisa Colaborativa na Construção de uma Proposta de Coordenação Pedagógica Reflexiva

TEXTO DE APOIO: COORDENAÇÃO PEDAGÓGICA REFLEXIVA NA PERSPECTIVA DA FORMAÇÃO CONTÍNUA DO PROFESSOR

Elias Batista dos Santos

Brasília – DF

Dezembro 2006

SUMÁRIO

APRESENTAÇÃO VISÃO PANORÂMICA RELATO DESCRITIVO 1. A COORDENAÇÃO PEDAGÓGICA É UM ESPAÇO DE TODOS – SERÁ CONHECEM A QUE SE DESTINA A COORDENAÇÃO PEDAGÓGICA?

QUE

TODOS

2. A COORDENAÇÃO ATENDE AOS INTERESSES DO PROFESSOR? E AOS DO GESTOR? 2.1. UMA PROPOSTA COLETIVA, UMA PESQUISA COLABORATIVA 2.2. O DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO: COMO FOI O COMEÇO

3. QUE AÇÕES FORAM PLANEJADAS, EXECUTADAS DURANTE O PROJETO?

E

(RE)AVALIADAS

PELO

GRUPO

3.1. A LEITURA REFLEXIVA 3.2. O PROJETO NOVA ESPERANÇA 3.3. O PROJETO EDUCATIVO 3.4. A (RE)ESTRUTURAÇÃO DA COORDENAÇÃO PEDAGÓGICA E A (RE)ORGANIZAÇÃO PEDAGÓGICA

4. E A FORMAÇÃO CONTÍNUA DO PROFESSOR? DEVE OCORRER SOMENTE EM OUTROS ESPAÇOS OU A PRÓPRIA COORDENAÇÃO PEDAGÓGICA É UM ESPAÇO DE FORMAÇÃO POR EXCELÊNCIA?

5. PERSPECTIVAS DA COORDENAÇÃO PEDAGÓGICA – UMA VIVÊNCIA SUBSIDIAR TANTAS OUTRAS... REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

QUE

PODE

APRESENTAÇÃO

Esse texto de apoio insere-se no contexto do Mestrado Profissionalizante do Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências da Universidade de Brasília (UnB). No presente trabalho, enfoca-se, na defesa da pesquisa colaborativa, a transformação organizacional da Coordenação Pedagógica de um grupo de professores envolvidos em um lócus privilegiado de formação contínua, individual e coletiva, por meio da reflexão crítica sobre a própria prática docente. É, portanto, o resultado de uma pesquisa colaborativa realizada em parceria com a SEEDF/SUBEP, Diretoria Regional de Ensino, Direção e um grupo de professores da escola. Dessa forma, você vai conhecer a experiência vivenciada pelo grupocolaborativo formado por pesquisadores, professores e gestores de uma escola pública de Ensino Médio do Distrito Federal, em sua Coordenação Pedagógica. Esse texto está em constante (re)construção pois, a semelhança do processo de formação contínua do professor, é inconcluso. Sendo assim, quando o olhar se volta para a formação de professores, surgem questionamentos relacionados a vários aspectos, entre os quais são recorrentes: a qualidade da formação inicial; a necessidade de formação contínua43; a necessidade de espaço organizacional para o trabalho coletivo dos docentes; o valor dos salários; a precariedade das condições de trabalho; entre tantos outros. Todos esses aspectos são inegavelmente relevantes e, portanto, dignos de investigação. Porém, no presente texto, enfatiza-se a formação contínua do professor de Ensino Médio, mais especificamente, da Secretaria de Estado de Educação do Distrito Federal (SEE-DF). O objetivo deste texto é relatar a autotransformação ocorrida, quando um grupo de professores utilizou a Coordenação Pedagógica de forma reflexiva, na perspectiva

da

produção

intelectual

intrínseca

à

atividade

docente

e

à

implantação/implementação de um projeto pedagógico. Para tanto, o texto está dividido em duas partes independentes entre si: a visão panorâmica e o relato descritivo. ______________ 43Optamos

pelo termo formação contínua tal qual faz Cachapuz (2003), por entendermos que esse processo acontece em todo o tempo da existência humana (de maneira consciente ou não), pois a reflexividade é característica intrínseca do ser.

171

Na porção referente à visão panorâmica oferecemos ao leitor a possibilidade de, em uma leitura rápida, perceber as principais características da pesquisa realizada, sem precisar se aprofundar nas teorias e métodos utilizados. Para oferecermos uma visão holística da pesquisa realizada, utilizamos o Vê epistemológico como um instrumento heurístico para analisar a estrutura do processo de produção do conhecimento e para organizar a leitura44 e elaboramos uma parábola. Na porção referente ao relato descritivo oferecemos ao leitor que se interessar pelo tema e desejar ampliar seu entendimento sobre o fenômeno estudado acesso às principais teorias que nortearam a pesquisa; à metodologia utilizada e aos relatos dos participantes. Para organizar e facilitar a leitura, o relato descritivo foi dividido em cinco capítulos abordando as principais considerações construídas ao longo da pesquisa. Esse texto pode ser utilizado como incentivo/apoio para quem deseja (re)construir uma Coordenação Pedagógica, tornando-a mais reflexiva, colaborativa e relevante para a comunidade escolar. Não se trata, porém, de um manual. Afinal, cada grupo, respeitando sua própria historicidade, evidenciará sua identidade na busca da verdadeira qualificação profissional e da melhoria da qualidade de ensino. Fica evidente que não se pretende esgotar aqui essa discussão, o próprio projeto inicial está sendo transformado, não se encontra mais como no início, pois a ação reflexiva implica autotransformação. Entretanto, é importante a divulgação deste texto de apoio, na medida em que pode despertar outros grupos a alçarem vôos maiores, na perspectiva da construção coletiva de uma educação de qualidade.

______________ 44

MOREIRA, M. A.; BUCHWEITZ, B. Novas Estratégias de Ensino e Aprendizagem: os mapas conceituais e o Vê epistemológico. São Paulo: Plátano Edições Técnicas, 1993. Coleção Aula Prática.

VISÃO PANORÂMICA

Um dos desafios que o ser humano enfrenta em nosso tempo para melhorar a qualidade de vida é o exercício de uma reflexão crítica. A velocidade com que as informações são disponibilizadas na sociedade acaba contribuindo para que a capacidade reflexiva seja ofuscada e se estabeleça uma consciência ingênua no indivíduo. Alguns autores indicam que um agir baseado fundamentalmente em experiência feita privilegia a alienação e promove a manutenção do status quo. Certamente, o processo ensino-aprendizagem também é influenciado por essa tendência de agir baseado em experiência feita e, assim, muitas vezes, o professor absorto no cumprimento de obrigações burocráticas, concentra sua ação pedagógica em uma prática reiterativa e individualista em detrimento de uma prática autotransformadora e coletiva. O espaço/tempo destinado ao encontro de professores, que na Secretária de Estado de Educação do Distrito Federal é institucionalizado como Coordenação Pedagógica, poderia se constituir em uma possibilidade de ação coletiva e reflexiva contribuindo assim, tanto para a qualificação profissional do professor quanto para a melhoria na qualidade educacional da escola. Entretanto para que essa possibilidade se concretize é mister que exista no corpo docente da escola professores dispostos a trilhar um caminho autotransformador, enfrentado a inércia burocratizada da alienação. Assim, em nossa pesquisa, um grupo de professores se encontrou sistematicamente para responder a duas questões básicas: “como trabalhar coletivamente no desenvolvimento de uma dinâmica capaz de tornar a Coordenação Pedagógica mais efetiva?” e “qual a dinâmica o grupo está desenvolvendo?”. O grupo colaborativo se reuniu no espaço/tempo da Coordenação Geral por vinte e quatro meses. Foram cinqüenta e três encontros geridos de forma voluntária e democrática por integrantes do próprio grupo colaborativo. Esse grupo gestor foi

173

denominado, ao longo pesquisa, de grupo-piloto45 pois coordenava/implementava as discussões/decisões que iam sendo consolidadas nos encontros. Os encontros foram sistematizados pelos participantes da pesquisa em três momentos fundamentais: a leitura reflexiva, a problematização da prática pedagógica e as rotinas internas. No período destinado à leitura reflexiva, o grupo colaborativo buscava aperfeiçoar o referencial teórico (individual e coletivo) para melhor interpretar as ações que eram realizadas na escola. No período destinado à problematização da prática pedagógica, o grupo colaborativo procurava (re)significar sua

ação

pedagógica

elaborando/avaliando

os

projetos

que

iam

sendo

(re)construídos em uma perspectiva coletiva e plural. O período reservado para as rotinas internas da escola era utilizado para atender as demandas institucionais. No relato descritivo esclarecemos como esses momentos foram consolidados e representaram um salto qualitativo na constituição da autonomia do grupo colaborativo. Alguns princípios foram evidenciados em nossa pesquisa e podem auxiliar outro grupo de professores interessado em construir coletivamente uma ação reflexiva: o conhecimento é produzido socialmente; a consciência do “próprio eu” se dá na interação com o outro; a autonomia é conquistada em uma ação coletiva crítica. O caminho metodológico percorrido pelo grupo de professores incluiu: formação de um grupo de professores voluntários, dispostos a desenvolver a dinâmica; registro sistemático/análise das percepções individuais/coletivas sobre as ações pedagógicas dos participantes; registro sistemático/análise dos encontros de Coordenação

Pedagógica

(ações

planejadas,

executadas

e

avaliadas

coletivamente); problematização da prática docente e do trabalho colaborativo; tecitura e sistematização de uma dinâmica de ação reflexiva; consolidação e multiplicação da dinâmica desenvolvida pelo grupo de professores; produção desse texto apoio. Algumas asserções de conhecimento e de valor foram construídas ao longo de nossa pesquisa: a leitura reflexiva ajuda na melhoria do trabalho pedagógico e na constituição, paulatina, de uma curiosidade epistemológica; a interdependência cultura escolar, constituição da autonomia e formação contínua do professor precisa ______________ 45

Para maiores detalhes sobre a formação e atividade do grupo-piloto consultar o relato descritivo na segunda parte desse material.

174

ser considerada e problematizada na (re)definição de uma práxis pedagógica; o trabalho cooperativo pode ajudar um grupo de professores na (re)significação do espaço/tempo da Coordenação Pedagógica e na sua autotransformação; em uma comunidade escolar, a pesquisa colaborativa pode auxiliar na efetivação de uma práxis pedagógica reflexiva e na elaboração de um projeto educativo autóctone. As idéias

trabalhadas nesse texto

ajudaram

na

epistemológico de nossa pesquisa que apresentamos a seguir:

confecção

do

vê

175

Para auxiliar o leitor a perceber o contexto e as implicações de nossa pesquisa, elaboramos uma parábola. Segundo o Novo Dicionário Aurélio da Língua Portuguesa, parábola é uma “narração alegórica na qual o conjunto de elementos evoca, por comparação, outras realidades de ordem superior”. Assim, a parábola consegue conectar elementos/signos conhecidos com elementos/signos pouco conhecidos ou que se constituam uma densidade conceitual difícil de ser comunicada/entendida. Então, quando se deseja falar coisas muito profundas de forma inteligível a um grupo abrangente e heterogêneo de pessoas, a parábola se torna uma opção. A parábola, por não se deter ao rigor denotativo das palavras, permite que o próprio leitor faça suas análises, contextualize e tire suas conclusões. A seguir, uma pequena parábola... Então, era mais um dia naquela escola. – Mas, que escola? Não importa, em parábolas, nomes e lugares podem ser fictícios... O que importa é a interpretação e o sentido que você dará ao que está sendo comunicado... – Está bom, então prossiga!

176

Pois é, era mais um dia naquela escola. Professora Inércia, muito querida pelos professores, era quem coordenava as ações pedagógicas da escola com o mesmo zelo e disposição de todos os outros dias. O Professor Enciclopédico ministrava mais uma aula em que seus alunos ficavam boquiabertos com a inteligência do mestre. O Professor Interativo estava com seus alunos no pátio, discutindo a questão do lixo. O Professor Labor, sempre agitado, estava apressado para preencher as últimas fichas que a Coordenação Central mandara. A Professora Colabora conversava com alguns alunos e inquietava-se ao perceber que, apesar de todo esforço e qualidade do corpo docente da escola, os alunos pouco ou quase nada estavam aprendendo. Na hora do intervalo, a Professora Colabora chamou todos os professores para uma conversa. Fazia tempo que ela estava ensaiando aquele momento. A primeira a chegar, como sempre, foi a Professora Inércia. – Seja breve, Colabora, tenho que manter as coisas em ordem aqui na escola. Você sabe a confusão que dá quando a gente quebra a rotina... O Professor Labor não se desgrudou um instante do relatório que estava preenchendo, quase não respondia quando era saudado com o tradicional bom dia. O Professor Enciclopédico chegou e continuou lendo uma revista internacional de avanços tecnológicos da sua área de conhecimento. O Professor Interativo chegou conversando com todos os presentes, fez até uma brincadeira com o Professor Labor: - Esse homem, só trabalha! A professora Colabora, conforme havia ensaiado em casa, começou a contar, depois de fazer um breve “quebra-gelo”, um sonho que tivera: - Sonhei que todos nós aqui éramos super-heróis. É, pessoal, parecido com esses super-heróis das histórias em quadrinho, lembram? No início do meu sonho, cada um de nós conseguia vencer um vilão diferente que queria acabar com a qualidade de nossa escola. A Professora Inércia venceu o vilão “Modismo”. O Professor Interativo venceu a vilã “Carência afetiva”. O Professor Labor venceu o vilão “Deixa para depois”. O Professor Enciclopédico venceu o vilão “Despreparo técnico”. – E você? Que vilão venceu?, perguntou o Professor Interativo.

177

– Eu não venci nenhum vilão, mas ajudei a Inércia a sair do lugar, justo na hora que o “Modismo” quase a acertou com uma arma secreta. Eu despertei o Labor para que ele enxergasse o “Deixa para Depois” que se camuflara de “Necessário”. Eu levei um livro para o Enciclopédico enfrentar o “Despreparo técnico” e, por fim, eu avisei ao Interativo que a “Carência afetiva” estava se juntando com a “Insensibilidade” para fazer o maior estrago com o emocional da escola. – Legal seu sonho! Às vezes, eu me sinto mesmo um super-herói. Também, com tanto trabalho que colocam sobre os nossos ombros, só sendo mesmo super-herói..., falou Labor, em um tom de desabafo. –

Mas

o

sonho

não

acabou

ainda.

Depois

dessas

vitórias

extraordinárias, cada um de nós, inclusive eu, ficamos contando nossas proezas. Ressaltávamos nossas qualidades, exigíamos maior visibilidade e começamos a culpar “os outros” pelo desencontro e desatino de nosso quefazer pedagógico... – Agora eu não estou entendendo! Se você quer falar alguma coisa, diga logo, objetivamente, disse o Professor Enciclopédico, começando a se irritar com aquela conversa toda. – Ok. Acontece que, um dia, acompanhei os vilões, enquanto a escola continuava naquela rotina burocratizante e alienante. Os vilões se prepararam e resolveram mudar as táticas de ataques. Conseguiram novos aliados, não decorei o nome de todos eles, mas havia uma tal de “Ideologia dominante”, tinha os gêmeos: “Excesso de Informações” e “Velocidade de Informações” e o aliado mais poderoso dos vilões, o “Individualismo”. Foi quando os vilões se reuniram para combinar um ataque em bloco contra a nossa escola. Até onde eu escutei, a “Ideologia Dominante” montava a estratégia para que o ataque acontecesse devagar, queria atacar os pontos fracos de cada um de nós, fazendo-nos ficar isolados uns dos outros... Quando ouvi isto corri para avisar vocês... – Boa história! Posso ir embora... Falou, rispidamente, o Professor Labor. – Mas justamente agora é que vou contar o principal... Enquanto cada um de nós fazia seu trabalho individualmente, o “coletivo” da escola estava

178

afundando. Quanto mais um de nós se esforçava para resolver o problema sozinho, mais a nossa escola afundava... – Legal, já escutei demais... Você me parou esse tempo todo para dizer isso? Tenho mais o que fazer, já estou atrasado... O Professor Labor falou essas palavras e foi saindo. – Espere um pouco, Labor, disse a Professora Inércia, em tom que revelava a autoridade e o respeito que os professores tinham por ela. Espere aí, continuou a Professora Inércia, já faz um bom tempo que você corre de um lado para outro, e, até agora, os problemas só estão aumentando. Vamos ouvir a Professora Colabora até o fim... Estou controlando o horário! – Mas é justamente isso, cada um cuida apenas do que é seu.... Quando acordei, peguei um livro e encontrei essas palavras, escutem bem: Embora a literatura e o cinema costumem comprazer-se e comprazer-nos com a imagem do professor individual e individualista, capaz por si mesmo de marcar diferença [...] O professor, no singular, decisivo na formação de gerações anteriores, simplesmente, passou para a história. Agora, mesmo em condições normais, uma boa educação depende da cooperação horizontal e da cooperação vertical de um conjunto de pessoas, o que não pode ser obtido por via espontânea (ENGUITA, 2004, p. 91-92).

– Entendi, exclamou a Professora Inércia. Você está propondo que a gente se junte para fazer um trabalho colaborativo. Que a gente se transforme em uma espécie de equipe, juntando nossas potencialidades e suprindo mutuamente as fragilidades uns dos outros. Isso faria com que a nossa escola deixasse de funcionar como uma escola-agregado e passasse a funcionar como uma escola-sistema, prevalecendo as metarrelações... É isso mesmo, Colabora? – Calma, Inércia... Não fale tudo de uma vez. Se for rápido demais a gente perde o equilíbrio, disse o Professor Interativo. – É isso. Disse a Professora Colabora. – Muito bonito, disse o Professor Enciclopédico. Mas como é que nós vamos operacionalizar esse trabalho conjunto? – Eu já li alguma coisa assim em artigos que pesquisei na Internet... – Não me fale de pesquisa, Interativo, vocês estão querendo o modelo do caminhar colaborativamente? Vou logo adiantando que não existem

179

modelos. Algumas experiências estão sendo realizadas em vários locais e os relatos dessas experiências devem ser utilizados não como modelos, mas como referenciais para que cada grupo elabore sua própria estratégia de colaboração, de uma maneira autóctone. – Puxa! Como você falou bonito, Enciclopédico. – É. Professora Colabora, e tem mais. Eu sei onde um trabalho assim foi/está sendo desenvolvido. – A gente poderia ler o que essa outra escola fez para que possamos construir a nossa própria história de trabalho coletivo e reflexivo, não é Inércia? – Pois é, Labor. Diz para nós, Enciclopédico... – Só conto se nós fizermos um compromisso de que não vamos tentar simplesmente copiar o que foi feito lá, que vamos utilizar as idéias desenvolvidas lá para municiar nossa própria caminhada. Se for nessa condição, eu digo... - Prometemos, Enciclopédico, disseram os professores em coro. – Um trabalho de pesquisa colaborativa foi desenvolvido no CPEM, lá em Nova Esperança. Parte do grupo-colaborativo está disposto a compartilhar idéias com outros professores que queiram (re)construir uma caminhada coletiva e reflexiva. – Legal, então vamos deixar o excesso de individualismo e caminhar colaborativamente! Disse enfaticamente a Professora Inércia. Com o aval da Professora Inércia, aquele grupo de professores começou uma caminhada longa e, até hoje, estão nesse processo de (re)configuração da prática pedagógica, a partir do exercício da ação reflexiva. – E aí, acabou a história? E os vilões? E o final... – O final é escrito pelo próprio indivíduo/grupo que lê este texto, pois, como foi falado em uma reunião lá no CPEM: “Entre o ideal que queremos e o real que temos, há o partilhar de uma longa caminhada”.

RELATO DESCRITIVO

Esse relato descritivo da experiência desenvolvida em nossa pesquisa tem o objetivo de fornecer alguns detalhes sobre como se deu a construção coletiva promovida por um grupo de professores da escola. No primeiro capítulo, abordamos o entendimento sobre a função precípua da Coordenação Pedagógica, com o fim de delinear a ênfase que é dada ao texto. A seguir discorremos um pouco sobre a pesquisa colaborativa e como se deu o início do trabalho na escola. No terceiro capítulo, concentramos nossa atenção nas ações que foram planejadas, executadas e (re)avaliadas pelo grupo de professores participantes da pesquisa. A seguir, destacamos a formação contínua do professor no contexto do exercício coletivo da reflexão crítica. Por fim, lançamos algumas luzes sobre as possibilidades multiplicativas de nossa pesquisa, na perspectiva de subsidiar outras experiências. Esperamos que a leitura desse relato auxilie outros grupos de professores na (re)construção de um saber pedagógico na perspectiva de um que-fazer reflexivo, crítico e coletivo, bem como na consolidação da pesquisa colaborativa como uma possibilidade de melhoria na qualidade educacional.

CAPÍTULO 1 A COORDENAÇÃO PEDAGÓGICA É UM ESPAÇO DE TODOS, MAS SERÁ QUE TODOS CONHECEM A QUE SE DESTINA A COORDENAÇÃO PEDAGÓGICA?

Para Freire (2004), “na formação permanente dos professores, o momento fundamental é o da reflexão crítica sobre a prática” (p. 39). Já, Enguita (2004) acredita que “o professor, no singular, decisivo na formação de gerações anteriores, simplesmente passou para a história. Agora, [...], uma boa educação depende da cooperação horizontal e da cooperação vertical de um conjunto de pessoas” (p. 92). Na nossa opinião, esses dois critérios (reflexão crítica sobre a prática e trabalho coletivo) podem ser utilizados, como base, para (re)orientar a utilização que se tem feito do espaço/tempo chamado de Coordenação Pedagógica. A Coordenação Pedagógica nas escolas públicas do Distrito Federal é um espaço institucional, destinado ao professor/grupo para organizar sua ação pedagógica, isso implica reflexão crítica. Como, a ação pedagógica do professor não ocorre de forma isolada e hermética, isso implica cooperação. Segundo Enguita (2002), o trabalho coletivo em instituições de ensino pode se constituir em uma escola-agregado (em que cada professor cuida do seu trabalho, sem se importar com o trabalho pedagógico do outro); em uma escola-estrutura (em que o primeiro plano é ocupado pelas relações entre os professores, só que essas relações se manifestam essencialmente como uma cooperação passiva e rotineira); ou em uma escola-sistema (em que predominam as metarrelações, implicando na construção de um projeto educativo vivo). Esses estágios de trabalho coletivo não são necessariamente excludentes. Assim, é possível que em uma mesma escola existam grupos de professores que estejam trabalhando em níveis diferenciados de cooperação, como foi o caso do Colégio Público de Ensino Médio (CPEM)46. Nesse sentido, é importante que o professor seja um agente reflexivo que (re)constrói, na interação com o outro, em um dado contexto, sua própria identidade. O processo ensino-aprendizagem coordenado em uma abordagem crítica e coletiva, (re)configura o contexto histórico-sociocultural em que está inserido, contrapondo-se,

182

dessa forma, à ideologia alienante, que “tem que ver diretamente com a ocultação da verdade dos fatos, com o uso da linguagem para penumbrar ou opacizar a realidade ao mesmo tempo em que nos torna ‘míopes’” (FREIRE, 2004, p. 125). Então, essa reflexividade implica ação conjunta, cooperação, (re)construção social e conseqüente “reflexão acerca de nossas práticas pedagógicas de forma que elas não se tornem apenas ativismo ingênuo” (Professor-A). Araújo (2000), em um estudo que fez sobre a Coordenação Pedagógica, destacou: a coordenação pedagógica constitui-se como espaço/tempo de oportunização das interações coletivas, individuais. A participação ativa de sujeitos contribui para o fortalecimento de ações que percorrem um trajeto, ora do social ou interpessoal para o individual ou intrapessoal, ora do intrapessoal para o interpessoal (p. 121).

Na atual estrutura da Coordenação Pedagógica, um professor, por exemplo, de Ensino Médio, que possui jornada de trabalho de quarenta horas semanais, permanece trinta horas em sala de aula e possui dez horas para coordenação. Essa coordenação normalmente é escalonada da seguinte forma: coordenação geral, coordenação individual, coordenação por Área. A coordenação geral, que na escola pesquisada acontece às segundas-feiras em turno contrário ao que o professor leciona em sala de aula, é a oportunidade em que os professores de um turno têm para se reunir, independentemente do componente curricular que ministram. A coordenação individual acontece em dias diferenciados. Nesses momentos, o professor tem a oportunidade de organizar sua estratégia de ação individualmente. A coordenação por Área, que na escola pesquisada acontece às quartas-feiras, é o momento em que os professores se reúnem em três grupos distintos, segundo a área do conhecimento da qual que seu componente curricular faz parte: Ciências da Natureza e Matemática, Linguagens e Códigos ou Ciências Humanas. Então, em tese, a concepção de uma coordenação reflexiva, plural, coletiva parece ser uma verdade incontestável. Porém, a realidade tem demonstrado uma outra prática. Em nossa experiência, e por meio de conversas com outros ______________ 46

Os nomes das pessoas, da escola e da cidade são fictícios. Assim, neste texto, os professores entrevistados serão identificados como: Professor-A, Professora-B e Professora-C. A escola pesquisada será identificada como CPEM e a cidade onde a escola está localizada será chamada de Nova Esperança.

183

professores, percebemos que, de uma forma geral, a coordenação tem sido subutilizada, restringindo-se, na maioria das vezes, a cumprimento de obrigações burocráticas e a ocupação do tempo com discussões intermináveis, que pouco, ou quase nada, acrescentam à prática de sala de sala. (Re)alinhar a coordenação pedagógica com sua função precípua foi e é um dos desafios motivadores desse trabalho.

CAPÍTULO 2 A COORDENAÇÃO ATENDE AOS INTERESSES DO PROFESSOR? E AOS DO GESTOR?

Em 1986, quando ingressamos na Fundação Educacional do Distrito Federal (hoje Secretaria de Estado de Educação), sentimos um distanciamento muito grande entre o que fora ministrado na graduação e o que encontramos como realidade na sala de aula. Temos clareza que a formação inicial não é a única culpada por esse distanciamento, a literatura está repleta de trabalhos que demonstram que a formação inicial não consegue, por si só, dar conta de todas as demandas que a sala de aula apresenta. Sentíamos, já no início da carreira profissional, a necessidade de um aperfeiçoamento. Tínhamos, naquele momento, a convicção de que o aprendizado não havia sido concluído com a graduação, entretanto, não encontrávamos esse espaço de formação contínua. A Coordenação Pedagógica não preenchia essa lacuna, pois, na maioria das vezes, era utilizada para atender a demandas burocráticas, ficando as discussões pedagógicas relegadas a um segundo plano. Os cursos de formação oferecidos eram excelentes, porém, também distanciados da realidade de sala de aula, serviam para aumentar a inquietação, mas não conseguiam apontar caminhos possíveis. Essa angústia só começou a diminuir quando começamos a participar de encontros regionais e nacionais de reflexões e debates sobre o ensino. Nesses espaços de discussão, percebemos que havia outros professores que também estavam desejosos de compartilhar idéias e construir soluções coletivas. Foi após um desses encontros que surgiu o Projeto Vivenciando a Química47, no âmbito do qual um grupo de professores de Química e Ciências de dez escolas do ensino público do Distrito Federal teve a oportunidade de refletir sobre sua prática e de tentar construir soluções coletivas para os problemas evidenciados. A UnB, por meio do Laboratório de Pesquisas em Ensino de Química (LPEQ), também contribuiu decisivamente para a consolidação da idéia de que teoria e prática são indissociáveis. Por meio de um atendimento a professores de Ciências e ______________ 47O

Projeto Vivenciando a Química, realizado pelas Faculdades Integradas da Católica de Brasília (hoje, Universidade Católica de Brasília), reuniu professores de Química e de Ciências para debater as dificuldades que evidenciavam em sala de aula e, a partir das necessidades levantadas, propor e executar ações que minorassem ou resolvessem as questões.

185

de Química, o LPEQ ajudou a criar um grupo de estudos na escola onde lecionávamos

na

época.

Esse

grupo

de

estudos

foi

responsável

pela

implantação/implementação de um projeto interdisciplinar que culminava com a exposição dos trabalhos em um momento pedagógico singular. Quando iniciamos o mestrado, acreditávamos ser possível utilizar a experiência de construção coletiva vivida anteriormente, para efetivar uma nova experiência de Coordenação Pedagógica reflexiva em uma outra escola, em um outro contexto. Os referenciais teóricos, descortinados nas disciplinas estudadas durante o curso, foram fundamentais para vencer as incertezas e alinhavar o projeto de pesquisa.

2.1 – Uma Proposta Coletiva, uma Pesquisa Colaborativa

O espaço escolhido para desenvolver a pesquisa foi o da coordenação geral, pois é o momento em que os professores dos diversos componentes estão reunidos para tratar de assuntos de interesse comum, facilitando a interdisciplinaridade e a ação coletiva. Porém, antes de ser iniciado na escola, o projeto de pesquisa foi apresentado às Instâncias Superiores (Secretaria de Educação, Diretoria Regional de Ensino, Direção da unidade escolar). O objetivo dessas apresentações foi de buscar apoio dos gestores, para que o projeto estivesse alicerçado na parceria entre os atores envolvidos e não fosse interrompido prematuramente. É importante ressaltar que, desde o início, a Direção da escola demonstrou um grande interesse em desenvolver a proposta, apoio muito importante para que as dificuldades naturais do percurso fossem vencidas. Gauche (2001) ressalta a importância desse relacionamento com os gestores, ao escrever que a dinâmica interna da escola é construída de inter-relações geradas entre os sujeitos da educação, sendo sua riqueza dependente da trama em que interagem e das combinações possível e fundamentalmente flexíveis às exigências da prática educativa (p. 19).

186

Após o apoio institucional, o primeiro encontro com os professores da escola foi agendado pela Direção e o convite foi feito aos pesquisadores para apresentar a proposta de trabalho aos professores. Pela amplitude do que se pretendia e pela ansiedade que o novo gera, essa reunião foi bastante tensa e alguns professores tiveram dificuldades em perceber o que se estava propondo. A Professora-C expressou seu sentimento em relação àquele encontro: Como eu me senti naquele dia? Eu me senti perplexa. Exatamente pela resistência, pelos (pré)conceitos, (pré)ocupações, isso tudo no sentido de pré mesmo. A pessoa já elabora ali, ela já julga, condena e aplica a pena. Tudo de uma vez. Então, assim, eu fiquei perplexa.

A resistência inicial cristalizou-se em alguns, dissipou-se em outros, como era de se esperar... Vencer a inércia é sempre difícil, ainda mais quando foi construída com base principalmente em experiência feita. Segundo Freire (2004), esse fazer gera um saber ingênuo desprovido da criticidade necessária à autotransformação. Algumas pessoas são mais predispostas a mudanças, outras são mais conservadoras. Não se pode atribuir juízo de valor a isso, umas não são melhores ou piores que as outras. É necessário, entretanto, que se perceba essa dialética e que se trabalhe com afinco na (re)construção da identidade do grupo, ou seja, em uma ação coletiva quase sempre haverá pessoas que estarão abertas e receptivas e pessoas que estarão fechadas e resistentes ao que se propõe, dependendo do nível de consciência de cada um. O Professor-A expressou sua percepção dessa possibilidade com as seguintes palavras: Eu acho que a palavrinha certa é essa, eu acho que a identidade do grupo foi reconstruída [...], nesse processo todo houve uma reconstrução, uma reidentificação do grupo. A dinâmica que desenvolvemos para a Coordenação teve um papel muito importante nessa reconstrução.

2.2– O Desenvolvimento do Trabalho: Como foi o Começo

A análise supracitada nos permite perceber que os professores da escola onde se desenvolveu a pesquisa estavam em níveis diferenciados de consciência da

187

historicidade de grupo. Por isso, a primeira tarefa proposta foi bem geral, o objetivo era de “quebrar o gelo”, aglutinar forças e produzir um material de referência para balizar a ação que o do grupo de pesquisa desenvolveria a partir daquele momento. A seguir, a transcrição da atividade inicial proposta: Escreva, em linhas gerais (sem uma revisão sistemática e elaborada), suas percepções a respeito dos temas a seguir. O objetivo é ter um material inicial para uma reflexão sobre as concepções que mais norteiam as ações cotidianas individuais e/ou coletivas dos professores no ambiente escolar. 1) Como você concebe: a) SER HUMANO? b) RELACIONAMENTO? c) EDUCAÇÃO? d) ENSINO? e) APRENDIZAGEM? f) RELAÇÃO ENSINO-APRENDIZAGEM? 2) Na sua opinião, qual é o papel da coordenação pedagógica? 3) Na sua opinião, qual é a relação entre a coordenação pedagógica e a formação contínua do professor? Escreva (em ordem decrescente de importância) uma lista contendo pelo menos cinco atividades que ajudam a manter/aumentar a qualidade da coordenação pedagógica e cinco outras que contribuem para minar/diminuir a qualidade da coordenação pedagógica.

Em um primeiro momento, as respostas foram dadas individualmente, registradas pelo próprio professor. Em um outro encontro, os professores se reuniram em pequenos grupos, formados por afinidade, para debater as idéias de cada um e tentar construir uma posição para o grupo-afinidade. Após esses encontros iniciais e as discussões advindas, inclusive em encontros com todo o corpo docente da escola, o grupo-colaborativo48 redigiu um texto que foi apresentado aos demais professores da escola e que serviria de referência (texto colaborativo) para os trabalhos da coordenação pedagógica dos professores regentes no matutino, a partir daquele momento. Nesse texto colaborativo (transcrito mais a frente neste texto) foram levantadas concepções iniciais a respeito do trabalho pedagógico da escola. Ao produzir o texto colaborativo, o grupo de professores decidiu trabalhar na busca de soluções para as deficiências identificadas e para o aprimoramento dos aspectos positivos ______________ 48Nesse

texto, chamamos de grupo-colaborativo o grupo de professores que se dispôs a participar da pesquisa colaborativa. Foi constituído por: professores voluntários da escola que estavam em regência pela manhã e coordenavam no período da tarde; eu, professor de outra escola pública e aluno do Mestrado Profissionalizante em Ensino de Ciências da UnB, o meu orientador, representantes da Direção da escola e assistente pedagógica.

188

evidenciados. O professor-A diagnosticou a CP antes do início do projeto de pesquisa, da seguinte forma: Bom... na verdade, acho que nem eu nem ninguém estava satisfeito com aquela situação. Era uma situação que incomodava todo mundo. Incomodava, porque era uma Coordenação infrutífera, era uma Coordenação que você não via resultado. Você vinha pra cá e a discussão era sempre a mesma. Aquela discussão infrutífera em cima de documentos burocráticos, em cima de preenchimento de diário. Você não tinha uma proposta objetiva, que ajudasse no seu trabalho de sala de aula.

Então, a grande pergunta que inquietava naquele momento o grupocolaborativo era o que fazer com uma coordenação que não satisfazia ao professor e também desagradava ao gestor? Uma resposta rápida a essa pergunta talvez em caminhasse para a extinção desse espaço/tempo de coordenação. Uma resposta mais pensada talvez encaminhasse para o resgate da finalidade desse espaço/tempo único de reflexão/ação... Em vez de ficar lastimando as impossibilidades, o grupo de professores decidiu investir nas possibilidades. Foi assim que durante o encontro que consolidou o texto colaborativo, surgiu a discussão sobre como e quem conduziria as reuniões de Coordenação Pedagógica daquele momento em diante. Naquela ocasião, a modulação49 da escola contemplava a figura de apenas um coordenador pedagógico para todos os turnos, assim, a assistente pedagógica estava desempenhando as funções de assistente e auxiliando o coordenador. Surgiu então, durante a discussão em grupo, a idéia de se fazer uma gestão coletiva da coordenação. Em vez de se ter um responsável pelo direcionamento dos encontros, uma parte do grupocolaborativo seria co-responsável pela caminhada que se iniciava (esse subgrupo foi chamado de grupo-piloto). A escolha democrática e voluntária dos integrantes do grupo-piloto ajudou a acomodar as tensões iniciais e as disputas de poder. O grupopiloto inicial ficou constituído por: dois professores de Filosofia, uma professora de Português, um professor de Biologia, uma professora de Física, um professor da Parte Diversificada, um membro da Direção e dois pesquisadores (eu e meu orientador). ______________ 49Sistema

de distribuição de carga horária e de turmas. Não era possível ter mais de um coordenador pedagógico se alguma sala de aula estivesse sem professor regente.

189

O grupo-piloto era co-responsável por (re)orientar a caminhada do grupo, trazendo sugestões de encaminhamentos para as decisões resultantes dos debates que aconteciam na coordenação pedagógica. O grupo-piloto era co-responsável também por negociar/garantir que as decisões tomadas fossem executadas e (re)avaliadas, para que os ajustes e/ou mudanças fossem efetuados conforme o projeto ia sendo construído. Outra característica do grupo-piloto foi sua mutabilidade em relação a sua composição. Alguns componentes permaneceram até o final, outros foram substituídos ao longo do processo (sempre de forma voluntária e democrática). O caráter não-definitivo do grupo-piloto foi importante para que se percebesse que a responsabilidade não era de apenas de alguns, mas de todos os professores envolvidos na Coordenação Pedagógica. A primeira tarefa do grupo-piloto foi tentar planejar/organizar como seriam desenvolvidas as atividades da Semana Pedagógica do ano seguinte. A sugestão de planejamento foi amplamente discutida e os (re)ajustes necessários foram feitos. O planejamento foi aprovado pelos diversos segmentos envolvidos e, em seguida, houve uma pausa para o recesso de natal e férias coletivas. Durante o período de férias houve mudança na Direção da escola. Como já havia um planejamento discutido previamente, era necessário obter o aval do novo diretor para que o projeto não sofresse descontinuidade. O encontro com o novo diretor foi bem produtivo. Não só ele entendeu a idéia de resgate da Coordenação Pedagógica, como se colocou à disposição para ajudar no encaminhamento do projeto. Na Semana Pedagógica, houve a discussão/ajuste do texto colaborativo, cujo conteúdo integral é transcrito a seguir:

Concebemos ser humano como pessoa inacabada – portanto em construção – e única, dotada de inteligência, habilidades, emoções, cultura, educação, aptidões, capacidade racional-emocional para interagir e modificar o ambiente em que vive e tomar decisões. Sendo intrinsecamente social, o ser humano tem no relacionamento a convivência com as diferenças – resultando em conflitos naturais –, a comunicabilidade e a ação/interação de pessoas que buscam harmonia e cooperação. Concebemos Educação como o desenvolvimento pleno do ser humano dentro de grupos sociais – a começar do ventre –, processo ensino-aprendizagem que dura a vida inteira, do qual resulta a cidadania.

190 Definimos o processo ensino-aprendizagem como a construção e a vivência demonstrativa de conhecimentos, ou seja, a relação que se estabelece com o conhecimento, por meio da prática social, resultando na mudança de atitudes e comportamentos e no desenvolvimento de autonomia. Trata-se de processo de interação entre educador e educando, na construção do conhecimento, na qual o professor busca meios para melhorar a troca de conhecimentos, sendo indissociáveis o ensino e a aprendizagem. Entendemos que, nesse processo, há que se refletir sobre a constatada descontinuidade que caracteriza a passagem de um ano para outro, no atropelo de alunos, com desrespeito à diversidade inerente, fruto das determinações dos gestores e do modelo que o professor possui do que seja seu papel, do aluno e do próprio processo. Entendemos que na interação social estabelecida no processo ensinoaprendizagem, sempre há aprendizagem, mesmo que não a esperada, isto é, o planejamento e as condições estabelecidas não resultam necessariamente na aprendizagem esperada, que requer esforço e trabalho para ser gerada. Sobre o papel da coordenação pedagógica, entendemos que ela é o espaço destinado a troca de experiências, discussão dos problemas vivenciados pelos professores, debates sobre técnicas de ensino e interação de meios e métodos. A coordenação pedagógica é uma forma de estimular a pesquisa e o aperfeiçoamento individual e coletivo dos professores, ou seja, a formação contínua dos professores, embora se possa questionar se tem efetivamente acontecido em termos de reflexão por parte de todos. Em nossa percepção, são os seguintes os fatores/atividades que ajudam a manter e aumentar a qualidade da coordenação pedagógica: compromisso; discussão de propostas viáveis; proposição de trabalho (objetivos e metas); estudo; pontualidade; constância; bom relacionamento e entrosamento do grupo; e diálogo. Já o que ajuda a minar e diminuir a qualidade da coordenação pedagógica são: as discussões de assuntos desnecessários; a falta de compromisso; as conversas paralelas; a falta de projeto; a sua existência apenas para transmitir recados e determinações de ações, nem sempre compatíveis com a realidade da escola, por parte das instâncias superiores; a burocracia; a falta de objetivos; a falta de assiduidade; os desestímulos; e a desvalorização do grupo de trabalho. (Nossas concepções sobre ser humano, relacionamento, educação, processo ensino-aprendizagem e coordenação pedagógica [versão resultante de análise por parte do grupo, na tarde de 7/3/2005]).

O texto colaborativo serviu de referência inicial para as ações pedagógicas que o grupo-colaborativo desenvolveu na escola. Dessa forma, o grupo-colaborativo discutiu e definiu um caminho para seguir na busca da construção do projeto educativo, sabendo que esse deveria ser resultante de uma ampla discussão. Por isso, é importante ressaltar que os encontros eram abertos, as pautas do(s) encontro(s) era(m) definida(s) por todos os presentes e as tarefas divididas pelos participantes. A cada passo, de tempo em tempo, o processo era (re)avaliado e,

191

quando necessário, adaptado ou mudado, não havia um “trilho” a ser seguido aprioristicamente, pelo contrário, o grupo-colaborativo ia construindo “trilhas”, na medida em que as discussões/decisões/ações/avaliações iam sendo efetivadas. A constante rotatividade de professores na escola não alterou a práxis do grupo-colaborativo, porque rever, retomar, rediscutir foi fazendo parte do próprio fazer pedagógico. Essas retomadas são importantes para que a própria história do grupo ratifique as ações efetuadas e a consciência dessa historicidade autentique a identidade de grupo que vai sendo formada na medida em que as atividades são planejadas/executadas/(re)avaliadas. A presença de opositores ao projeto também foi salutar para a construção da identidade do grupo-colaborativo, pois a cada nova explicação, a cada novo questionamento, o grupo-colaborativo se fortalecia na busca de referenciais que autenticassem as ações que estavam sendo efetivadas. O trecho a seguir foi retirado de um diálogo entre os professores que discutiam sobre essa resistência: O interessante é que houve um embate aqui. Nesse embate, quem levou a melhor foi quem queria discutir. Como quem levou a melhor foi quem queria a pesquisa, a coisa está caminhando. Mas, poderia ter acontecido o contrário, aí, a coisa estaria emperrada.

As demandas burocráticas inevitáveis no processo não foram suficientes para impedir o desenvolvimento do projeto. Quando se precisava interromper a seqüência, utilizava-se essa pausa como um tempo de consolidação de idéias e de retroalimentação. A prática de sala de aula também interferiu positivamente na construção da identidade histórica do grupo, pois as demandas da sala de aula eram também discutidas nesse período. A (re)organização do trabalho pedagógico da escola foi um marco significativo para a consolidação do trabalho. As atividades que representavam ativismo foram redimensionadas ou substituídas, conforme os debates coletivos determinavam. As atividades que representam uma ação reflexiva foram redimensionadas ou aperfeiçoadas para se adequarem ao novo perfil que o grupo de professores estava definindo para a escola.

192

O espaço para o coordenador pedagógico foi (re)conquistado pelo projeto educativo que emergiu do trabalho realizado e as três áreas do conhecimento foram alcançadas com a presença do coordenador pedagógico.

CAPÍTULO 3 QUE AÇÕES FORAM PLANEJADAS, EXECUTADAS E (RE)AVALIADAS PELO GRUPO-COLABORATIVO DURANTE O PROJETO?

Para que a formação contínua tenha uma amplitude coerente com a complexidade do trabalho de sala de aula, é necessário que o espaço/tempo da Coordenação ofereça oportunidade para que o professor desenvolva habilidades e competências no que se refere ao planejamento, execução e (re)avaliação. Assim, para que a Coordenação Pedagógica seja um espaço de ação reflexiva e que contribua efetivamente com a formação contínua do professor, é necessário dar voz ao professor e estabelecer um espaço onde suas opiniões e anseios sejam levados em conta. Nesse entendimento, Maldaner (1997) colabora quando escreve que

mais do que continuar a estudar as crenças, idéias e pensamentos dos professores, temos de trabalhar as condições de ensino e aprendizagem de um determinado conhecimento junto a um determinado segmento social, representado por uma certa escola. A profissionalização dos professores seria, então, esse assumir de uma escola datada e localizada, sobre a qual os professores se debruçariam, criando um Projeto Pedagógico de Escola coerente que se concretizaria nas salas de aula e em cada matéria ou campo de conhecimento a ser trabalhado (MALDANER, 1997, p. 75-77).

Buscando a consolidação desse espaço, durante o desenvolvimento do projeto de pesquisa, o grupo-colaborativo teve a oportunidade de experimentar essa faceta indispensável da formação contínua ao promover as seguintes ações: Leitura Reflexiva, Projeto Nova Esperança, Projeto Educativo, (Re)estruturação da coordenação pedagógica e (Re)organização pedagógica,.

194

3.1– A Leitura Reflexiva

Uma das ações que o grupo-colaborativo implementou foi a leitura de livros e/ou textos para a fundamentação teórica das ações que seriam desenvolvidas. Essa decisão foi responsável por uma sensível mudança qualitativa nas discussões que eram realizadas na coordenação. Antes do início das leituras reflexivas, na maioria das vezes, os debates estavam alicerçados em experiências feitas, conforme diz Paulo Freire “um saber de experiência feita”. Sendo assim, quando alguém se referia ao trabalho de outro, esse outro normalmente recebia aquela fala como sendo pessoal... Quando as leituras foram iniciadas, o foco deixou gradativamente de ser o pessoal e passou a ser o trabalho coletivo que se estava propondo. Essa mudança possibilitou (re)avaliações muito profundas e construtivas, sem provocar quaisquer melindres aparentes. O primeiro livro sugerido e acatado pelo grupo para a leitura foi “Pedagogia da Autonomia” de Paulo Freire. No início, as leituras tomaram um tempo maior do encontro, mas, conforme a identidade do grupo-colaborativo foi se evidenciando, o tempo para a leitura e discussão foi dosado e possibilitou o desenvolvimento de outros projetos. Sobre essa atividade os professores da escola que foram entrevistados disseram:

Agora as conversas paralelas durante a Coordenação diminuíram. É, diminuiu e eu percebo, às vezes... se num momento... A conversa paralela agora acontece, mas acontece em relação ao que está se passando. É conversa paralela conectada. É engraçado. Porque antes era aquele bate-papo, aqueles desenhos, folhear revistas e tal. Hoje não. Hoje ela acontece, mas ligada ao que se está discutindo (Professora-B).

Assim, líamos trechos ou capítulos do livro em casa e depois fazíamos uma reflexão sobre o material estudado durante a Coordenação. Criamos o hábito de leitura (Professor-A).

Hoje, você não tem um professor que esteja fora da Coordenação Pedagógica por dizer que “ah...não concordo”, não, não tem. Se você vê um professor fora da Coordenação Pedagógica, é um cara que está muito atolado lá com seus diários, com a secretaria. O cara vai

195 lá e faz lá. Entende? Então, é um caso que não tem nada a ver. Isolado. Então, eu acho que esse é outro ganho muito grande desse modelo de Coordenação que a gente conseguiu desenvolver na escola (Professor-A).

3.2 – O Projeto Nova Esperança

Logo no início das discussões sobre os textos de Paulo Freire, o grupocolaborativo sentiu a necessidade de se envolver em uma ação que nascesse da coordenação pedagógica. O anseio foi analisado pelo grupo-piloto que era o responsável por tentar viabilizar as necessidades do grupo-colaborativo e, durante a discussão, surgiu a idéia de se fazer um trabalho coletivo que envolvesse todos os professores e alunos do turno da manhã. O grupo-piloto levou a idéia para o grupo-colaborativo que aprovou a realização do Projeto Nova Esperança. O texto a seguir reflete o pensamento do grupo-colaborativo naquela ocasião:

Se apenas agimos coletivamente, sem fundamentação, ficamos no tão falado ativismo. Se apenas teorizamos na Coordenação, sem ações concretas resultantes, ficamos no tão falado blá-blá-blá. Precisamos manter a coerência interna da Coordenação, buscando fortalecer o “caminhar consciente”, a fundamentação teórica, o planejamento conjunto e a avaliação coletiva. Entretanto, precisamos, também, garantir a coerência externa (intervenção na sala de aula), evidenciando a fundamentação conceitual, o planejamento participativo e a avaliação feedback. Se nossa proposição for capaz de alcançar essa dimensão, teremos alcançado nosso objetivo (Texto discutido/produzido pelo grupo-piloto no dia 02/05/05).

O Projeto Nova Esperança consistia em estimular os alunos a estudar a cidade de Nova Esperança. Na verdade, foi constatado que muitos alunos da escola eram moradores de cidades circunvizinhas e que até mesmo alguns professores não conheciam tão bem a cidade em que moravam. Parte da discussão inicial entre os professores do grupo-piloto, está registrada a seguir:

196 -O que nós vamos propor precisa ser alguma coisa relevante pra a escola... -É, precisa responder a uma necessidade de sala de aula... -Nossa tarefa é imaginar uma ação coletiva que inclua todas as disciplinas. Enquanto a ação estiver acontecendo, a CP estará monitorando a ação e fazendo as mudanças necessárias... -O tema precisa ser desenvolvido em contexto com a sala de aula... -Precisamos lembrar que são 14 turmas de terceiro ano e 12 turmas de segundo ano... -É muita gente... -Nas atividades aqui na escola, às vezes, a preocupação maior é com a estética... -A ornamentação bonita, tudo bonito... mas o conteúdo às vezes deixa a desejar... -É uma questão da geração... essa geração pensa em estética... ... -Então nós temos que propor uma pesquisa e a culminância ser a apresentação da pesquisa que os alunos fizeram... -Os alunos fariam a parte da pesquisa no segundo bimestre e apresentariam no terceiro... -Mas que tema seria?... -Tecnologia... Podia ser o tema tecnologia, que está na moda e todas as disciplinas podem desenvolver um trabalho... -Podíamos consultar os alunos sobre quais subtemas queriam desenvolver... -Os professores veriam quais dos subtemas estão em conexão com o conteúdo que eles estão trabalhando... -Assim, os professores estariam envolvidos na atividade todo o tempo... Estariam fazendo o trabalho e pensando sobre ele... [...] -Deixe-me dar uma idéia... que tal “conheça sua cidade”? Tem gente que não conhece Nova Esperança... O impacto ambiental... -Então, mudando um pouco o foco de tecnologia... Já que a Gincana vai trabalhar o tema meio ambiente... A gente poderia montar a ação interdisciplinar sobre o tema Nova Esperança... -Não seria só meio ambiente... Seria a cidade como um todo... -Quanta gente que mora aqui há anos e não conhece os parques de Nova Esperança... -Fora os alunos que não moram aqui e estudam aqui no CPEM... (ES-09a/EGP-02/21032005/TM01,02,03,04,08).

A idéia foi levada para as salas de aula e os alunos deveriam sugerir o que gostariam de pesquisar dentro da cidade de Nova Esperança. Após coleta dos temas sugeridos pelos alunos, os professores se reuniram para verificar quais temas se encaixavam com os assuntos que estavam sendo desenvolvidos em sala de aula. Cada professor pôde, a partir das sugestões dos alunos, escolher o tema que iria trabalhar – ou por afinidade com o tema ou porque o tema estava direta ou indiretamente relacionado com o conteúdo que estava ministrando.

197

Os professores se organizaram com as turmas e elaboraram um cronograma e uma estratégia de ação. Professor e alunos definiram o que pesquisar, como pesquisar. Nas coordenações, os professores apresentaram para os colegas o que estava sendo feito por seus alunos. Esse foi um espaço de trocas de experiências e sugestões. No final, cada turma definiu a forma de apresentação da pesquisa realizada. A culminância aconteceu com a apresentação oral dos trabalhos desenvolvidos pelas turmas numa multiplicidade de formas e idéias, extraordinária oportunidade de democratização do saber. No encontro de avaliação do “Projeto Nova Esperança” aspectos positivos e negativos foram levantados. Uma ação por ser pensada coletivamente não possui a garantia de que alcançará todos os objetivos propostos, Fullan & Hargreaves (2000) acreditam que “as culturas de colaboração têm conseqüências imprevisíveis” (p. 76). Queremos destacar apenas um registro em nosso diário de campo: “trabalhei com uma turma que é considerada das mais apáticas e dispersas da escola. Entretanto, nesse projeto, a turma se empenhou muito e ficou com a segunda melhor avaliação de toda a escola!”.

3.3 – O Projeto Educativo

Desde os contatos iniciais para o desenvolvimento da pesquisa colaborativa, havia um forte anseio no coração dos gestores para que o projeto educativo da escola alcançasse a dimensão que Ferrari (2006) evidenciou ao escrever:

É importante ressaltar que a proposta pedagógica é a forma pela qual se exerce a autonomia da Instituição Educacional [...] Devemos lembrar que a proposta pedagógica só será eficaz se for fruto de uma ação reflexiva e coletiva [...] É relevante registrar que a Proposta Pedagógica caracteriza-se numa construção contínua, flexível, englobando toda a ação da Instituição Educacional [...], mas é bom lembrar que exige responsabilidade e controle, pois implica não só satisfação de direitos, mas também cumprimento de objetivos e deveres. (p. 04-06).

198

Mas como seria possível isto? Que outro momento poderia ser utilizado nessa tarefa senão o da Coordenação Pedagógica nos moldes que estava acontecendo na escola? As próprias reflexões do grupo-colaborativo reforçavam o anseio de construção coletiva do projeto educativo. A leitura reflexiva, como dissemos anteriormente, possibilitou (re)avaliações muito profundas e construtivas. Os professores que participavam do grupo-colaborativo não estavam mais satisfeitos em apenas “fazer alguma coisa”, estavam buscando sentido e significado para o que faziam. Nesse encontro, uma professora afirmou: precisamos rever todas as nossas atividades, acho que estamos fazendo muita coisa sem uma objetivação (Frase registrada no diário de campo).

No início, as leituras tomaram um tempo maior do encontro, mas, conforme a identidade do grupo-colaborativo se evidenciava, o tempo para leitura e discussão foi dosado e possibilitou o desenvolvimento de outros projetos. E, à medida que essa consciência foi/está tomando corpo no grupo, a autonomia foi/está se concretizando nas ações coletivas produzidas. A ação reflexiva tem ajudado a comunidade escolar a tecer um projeto educativo comum e tem transformado a Coordenação Pedagógica em um lócus privilegiado de formação contínua para o grupo de professores.

Eu acho que a mudança de comportamento das pessoas. Sim, posso dar exemplo. Uma determinada Professora que sempre criticava e fazia piada e de repente ela percebeu que não tinha mais espaço pra isso, a dinâmica da escola era outra. Eu chamo de dinâmica o projeto educativo, os acontecimentos, as ações dentro da escola. Então, nós podemos definir assim com muito mais facilidade, essas ações. Nesse segundo bimestre, a gente já viu a diferença. É lógico que a coisa é crescente. Começou e vem vindo. Ah... a gente percebe agora a tranqüilidade na cabeça das pessoas. Até as coordenadoras que, assim, no início estavam muito sem saber o que fazer... pra que lado vai... agora já conversam com o grupo. As áreas já estão se misturando, a proposta de trabalhar a avaliação por Área. A questão da avaliação, do desenvolvimento do Projeto, quais os sistemas que foram definidos no início do ano. Então, isso tem trazido muita tranqüilidade em termos das ações (Professora-B).

199 Destaco aqui o relato de uma professora ao ser sondada para se candidatar a coordenadora: “Não posso aceitar, pois vou me aposentar dentro de um ou dois anos e quero fechar com chave de ouro, depois da leitura que fizemos de Paulo Freire, a Educação tem jeito”. Estamos no momento voltando as atenções para o segmento alunos e pais, construindo conjuntamente cada ação educativa (parcerias). Vale, ainda, dizer que muitos resultados foram alterados, em termos de rendimentos. Por exemplo, o número de dependência reduziu-se a aproximadamente 50% em relação ao ano anterior. Classificamos-nos como 4º colocado no ENEM. Aprovamos mais de cem alunos nos vestibulares, inclusive UnB (fragmento de um texto utilizado na preparação da minuta do projeto educativo da escola).

3.4 – A (Re)estruturação da Coordenação Pedagógica e a (Re)organização Pedagógica Para atender a todas essas demandas das ações reflexivas coletivas, era necessário que, a própria Coordenação Pedagógica fosse reestruturada pelo grupocolaborativo. O texto a seguir é um fragmento de um diálogo ocorrido em um dos encontros de CP. - Nós temos coisas urgentes para resolver, podíamos partir logo para a prática. Fazer o que vocês querem e partir para os nossos problemas. - As vezes a gente só quer resolver o problema da gente, mas eu estou insistindo para que possamos avançar e começar a pensar no coletivo. Se a gente ficar só apagando incêndio, não há planejamento. - Nós já temos um projeto educativo. - Não houve discussão ampla sobre o projeto educativo que está aqui. - O projeto educativo está bonito no papel, mas na prática a gente sabe que não é assim... Cada um está fazendo as coisas sozinho... - Quando a gente se nega a discutir certas coisas aqui na Coordenação, eu fico vendo que é só para as coisas continuarem assim como estão... as gavetinhas fechadas. Por quê? Se a gente começar a discutir idéias, as coisas vão mudar e certos professores vão perder seu status. - A gente nunca discute, porque sempre tem alguma coisa para fazer... é questão de tomar decisões.

-Eu acho que nesse clima que o grupo está agora, ele aceita... -Cada semana um novo pequeno texto... um novo debate... quem sabe a gente não vai aos poucos mudando nossa mentalidade... -Não se iluda... Há quem mine por trás...

200 -Nesse momento, o grupo resistente está com menos força... porque perdeu na argumentação... -Então, vamos trabalhar mais, vamos fortalecer a colaboração para que a caminhada não retroceda no futuro... -Eu acho que é por aí... trazer pequenos textos e ser mais objetivo... -Então, vamos propor para o grupo-colaborativo que a CP tenha essa dinâmica: leitura reflexiva, projetos da escola, assuntos específicos...

Para atender as demandas das ações reflexivas coletivas, era necessário que, a própria Coordenação Pedagógica fosse reestruturada pelo grupocolaborativo. Esse debate também foi muito importante para quebrar a idéia que a UnB traria as soluções prontas para os professores executarem. A nova dinâmica da Coordenação

promoveu

uma

reestruturação

em

seus

momentos.

Essa

reestruturação foi e é viva, não se deu de uma hora para outra, mas foi e é fruto das reflexões que o grupo-colaborativo fez e está fazendo. Nesse sentido, não pretende ser eternizada, isso seria engessá-la e privá-la de autotransformar-se. A (re)estruturação não pressupõe que outros grupos de outras escolas estejam fazendo alguma coisa errada. Pelo contrário, talvez outros grupos estejam mais adiantados na consciência de sua historicidade do que esse grupo, mas os momentos de nossa coordenação estão servindo para que o grupo-colaborativo escreva a sua própria história (auto)educativa. Sendo assim, enquanto escrevemos nossa história, queremos compartilhar idéias: 1) momento de leitura reflexiva; 2) momento de discussão dos projetos coletivos; 3) momento de (re)avaliação e (re)definição de estratégias. O grupo-colaborativo também sentiu necessidade de dar significado a cada projeto que era desenvolvido na escola. Pensando sobre que atividades eram essenciais para o bom funcionamento do fazer pedagógico, os professores decidiram: 1) trabalhar com um tema gerador para o ano – Esse tema gerador seria dividido em subtemas bimestrais e para cada um haveria uma atividade interdisciplinar sendo desenvolvida;

201

2) as atividades interdisciplinares seriam coordenadas pelas áreas do conhecimento e todos os professores seriam responsáveis por sua execução; 3) os critérios de avaliação para cada evento seriam amplamente discutidos nas coordenações e as decisões respeitadas pelo grupo. Porque a gente percebe a própria questão da definição de projetos. Eu falo, assim, que a gente nunca vai ter aquele momento que você vai dizer que agora tudo está pronto e acabado, agora podemos sentar, cruzar os braços, estamos descansados, porque eu acho que ação reflexiva é isso. A cada dia nós temos uma clientela nova, um aluno novo, que chegou, agora a gente está com a escola inclusiva e é coisa nova e a gente tem que está discutindo, debatendo... (Professora-B).

CAPÍTULO 4 E A FORMAÇÃO CONTÍNUA DO PROFESSOR? DEVE OCORRER SOMENTE EM OUTROS ESPAÇOS OU A PRÓPRIA COORDENAÇÃO É UM ESPAÇO DE FORMAÇÃO POR EXCELÊNCIA?

A sociedade atual é caracterizada, entre outras coisas, pela velocidade com que as informações circulam. Segundo Ferreira (2003), “pela rapidez que as TIC (Tecnologias da Informação e Comunicação) proporcionaram a toda a humanidade, o quadro de referência de todos mudou”, tal desenvolvimento “tem levado ao uso indiscriminado da tecnologia em suas potencialidades técnicas, em detrimento de suas virtudes científicas, culturais e pedagógicas” (p. 22-23). Essa velocidade também influencia a formação do professor, tanto a formação inicial quanto a formação contínua. Ferreira (2003) percebe isso ao escrever: Assim, a nova realidade exige qualificações cada vez mais elevadas para qualquer área profissional ou qualquer posto de serviço, tornando às necessidades educacionais das populações cada vez maiores e, por esse motivo, a formação continuada uma exigência. Quem não acompanha as mudanças científicas e tecnológicas, prematuramente estará inabilitado para o trabalho e para a vida em sociedade que, contraditoriamente, pela própria evolução, produziu também o “não-trabalho” (p. 22).

Outro aspecto a considerar sobre a intensa circulação de informações é a globalização. A cada dia estamos interagindo mais rapidamente com o mundo. Para Ferreira (2003), “o processo de globalização é, portanto, entendido como a intensificação das relações sociais que ligam localidades” (p. 34). O professor que não estiver sintonizado criticamente com essas mudanças estará inabilitado para o trabalho que se espera dele, qual seja o de promover uma educação autotransformadora. Ferreira (2003) acrescenta ao processo de formação a perspectiva coletiva: considero importante conceber a formação continuada e a gestão da educação no mundo globalizado como um “acontecimento ético”, isto é, uma educação para o nascimento e a percepção do outro como

203 uma radical novidade [...] Uma educação concebida como configuração da identidade através da narrativa e da relação com o outro, como um ato de hospitalidade, de acolhida e de recebimento. (p. 39)

Então, nessa perspectiva coletiva, professor(es) e pesquisador(es) se unem para refletir sobre a própria prática, problematizar as situações, propor, executar e avaliar soluções. Esse exercício da práxis deve permear a formação contínua do professor, para que de maneira coletiva, consciente e comprometida possa (re)interpretar a realidade e contribuir para transformação. esse contato com as idéias de Paulo Freire e outros pesquisadores da Educação e, ainda, a convivência com o Professor Elias e, eventualmente, com o Professor Gauche, me incentivaram a buscar uma formação continuada na pós-graduação. Então, participei da seleção para o Mestrado Profissionalizante em Ensino de Ciências da Universidade de Brasília, no início de 2006. Atualmente, sou mestrando e minha hipótese de trabalho se relaciona à capacidade da formação continuada promover transformações na prática do professor em sala de aula (Professor-A).

Na proposta construída pelo grupo-colaborativo, a problemática de pesquisa emerge da vivência da equipe. O projeto de formação é desenvolvido no próprio fazer pedagógico do grupo de professores, quando esses se debruçam sobre um problema real e procuram encontrar soluções para esse problema à luz de uma teoria inspiradora. Nesse projeto, a formação continua do professor foi contemplada na construção da historicidade do grupo. Sendo assim, a própria (re)interpretação coletiva da dinâmica de sala de aula promovida no espaço da coordenação pedagógica pode ser utilizada como formação contínua, com possibilidade de acompanhamento institucional e certificação. Antes [...] era uma Coordenação infrutífera, era uma Coordenação que você não via resultado [...] A Coordenação Pedagógica, hoje, está mais objetiva [...] Eu acho que Coordenação Pedagógica reflexiva é aquela que não fica só na teoria e nem aquela que prega só a prática de sala de aula, mas aquela Coordenação que pensa, que idealiza, que planeja e que depois executa e, ao mesmo tempo que executa, reflete sobre o que está fazendo (Professor-A).

CAPÍTULO 5 PERSPECTIVAS DA COORDENAÇÃO PEDAGÓGICA – UMA VIVÊNCIA QUE PODE SUBSIDIAR TANTAS OUTRAS...

Muitos centros de excelência desenvolvem pesquisas da maior importância para o processo ensino-aprendizagem. A pesquisa nessa área tem se desenvolvido muito e a cada ano, novos especialistas, mestres, doutores, pós-doutores são acrescentados à Área do Ensino. Entretanto, apesar disso, o dia-a-dia de sala pouco tem se desenvolvido, se comparado à quantidade de trabalhos acadêmicos produzidos. Por que isso acontece? Inúmeras razões poderiam ser levantadas. Poderia ser desinteresse do professor, poderia ser falta de acesso a essas informações, poderia ser a linguagem hermeticamente fechada de que a Academia faz uso... Nós frisaremos que a maior parte dessas pesquisas é sobre o professor ou sobre o trabalho do professor. Quando a pesquisa é, exclusivamente, sobre o professor e seu lócus de trabalho, o pesquisador coleta informações in loco. Todavia, essas informações serão processadas no ambiente acadêmico e, dificilmente, os resultados da pesquisa realizada retornarão aos professores. Para nós, essa é uma das razões pelas quais as pesquisas realizadas não produzem transformações no que-fazer pedagógico do professor. Para diminuir essa lacuna entre a pesquisa e a ação docente, optamos por trabalhar de maneira colaborativa com os professores. A pesquisa colaborativa é um ramo da pesquisa-ação, onde, no nosso caso, os professores são também agentes na pesquisa. Entendendo assim, a pesquisa colaborativa é uma pesquisa com os professores e não sobre os professores. Mais que um jogo de palavras, a realidade da pesquisa colaborativa aproxima o professor da pesquisa e a pesquisa do professor, no processo reflexão-ação. Se entendermos que o magistério é um momento privilegiado de reflexão, então, a pesquisa colaborativa ajudará muito na formação contínua do professor. Participando de uma pesquisa com essas características, o professor não precisará se ausentar de seu local de trabalho para produzir academicamente. Estudando e debatendo no e sobre o seu próprio ambiente de trabalho, o professor, em parceria

205

com o pesquisador, vai aprimorando sua prática, refinando seu referencial teórico e construindo coletivamente um projeto educacional contextualizado e conectando com a sua realidade. Não se pode pensar em reducionismos, ou seja, não se pode imaginar a extinção dos cursos avulsos. Dentro de certo contexto, eles desempenham um importante papel no aprimoramento da consciência do professor. Por outro lado, não se pode limitar a formação contínua do professor a um ambiente totalmente alheio ao seu ambiente de trabalho. Há de se caminhar em uma perspectiva holística, onde professor tenha a oportunidade de refletir sobre sua prática, tanto no contexto imediato, quanto em um contexto ulterior. Quando perguntada sobre a importância dos pesquisadores conservarem uma postura com base nos elementos supracitados, a Professora-B assinalou: “o grupo de professores não aceita imposições, se vocês trouxessem uma idéia acabada... ia haver boicote”. O Professor-A, também, foi enfático: “no início, os professores acharam que era mais um da Universidade que vinha fazer pesquisa sobre eles. ‘Mais um que vem trazer coisas prontas para a gente testar e arrumar dados pra fazer a dissertação’”. A Professora-C completou o coro, sendo categórica: Se tivesse tido outra postura, vocês não estariam mais aqui! Ou então, seria aquela pesquisa feita de bastidor, sem a participação efetiva. Acho que a postura de vocês foi importantíssima, até para que as pessoas conseguissem entender que não era uma intervenção.

Por isso, a Coordenação Pedagógica mostra-se como um importante espaço de formação. Nela, o professor pode, ao refletir juntamente com outros professores e pesquisadores, se tornar capaz de não apenas perceber sua realidade com mais propriedade, mas, também, ser capaz de extrapolar essa realidade, alçando vôos maiores. Quando professores, coordenadores, pesquisadores, diretores se reúnem para interpretar a realidade vivenciada no ambiente escolar, especialmente na sala de aula, um projeto educativo começa a se forjado no diálogo, na pluralidade de idéias, no exercício da cidadania e no comprometimento da co-responsabilidade. Contemplar a formação contínua do professor por meio da pesquisa colaborativa é um caminho que pode ajudar a romper com o paradigma empirista-positivista e estabelecer uma ação reflexiva.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ARAÚJO, I. A. Educação continuada na escola: traços, trilhas e rumos da coordenação pedagógica. 2000.161f. Dissertação (Mestrado em Educação) – Faculdade de Educação, Universidade de Brasília, Distrito Federal. CACHAPUZ, A. F. Do que temos, do que podemos ter e temos direito a ter na formação de professores: em defesa de uma formação em contexto. In: Barbosa Raquel L. L. (Org.). Formação de Educadores: Desafios e Perspectivas. São Paulo: Editora UNESP, 2003. ENGUITA, M. F. Organização escolar e modelo profissional. In: FERREIRA, Naura S. C.(org). Fomação Continuada e Gestão da Educação. São Paulo: Cortez, 2003. ______. Educar em Tempos Incertos. Porto Alegre: ARTMED, 2004. FERRARI, E. M. M. Roteiro para elaboração de Proposta Pedagógica / Eliana Moysés Mussi Ferrari – Brasília, Secretaria de Estado de Educação do Distrito Federal, 2006. FERREIRA, N. S. C. Formação continuada e gestão da educação no contexto da “cultura globalizada”. In: FERREIRA, N. S. C. (Org.). Formação Continuada e Gestão da Educação. São Paulo: Cortez, 2003. FREIRE, Paulo. Pedagogia da Autonomia: saberes necessários à prática educativa. São Paulo: Paz e Terra, 2004. FULLAN, M.; HARGREAVES, A. A Escola como Organização Aprendente. 2. ed. Porto Alegre: ARTMED, 2000. GAUCHE, Ricardo. Contribuição para uma análise psicológica do processo de constituição da autonomia do professor. 2001. 212f. Tese (doutorado em Psicologia) – Instituto de Psicologia, Universidade de Brasília, Brasília. MALDANER, O. A. A formação continuada de professores: ensino-pesquisa na escola. 1997. 418 f. Tese (doutorado em ensino de Ciências) – Faculdade de Educação, Universidade Estadual de Campinas, São Paulo.

Formação contínua do professor de ciências: pesquisa colaborativa na construção de uma proposta de coordenação pedagógica reflexiva Elias Batista dos Santos e Ricardo Gauche

volume 1 , 2006

6

Unidade de Ensino A Construção de um Protótipo Didático de um Aquecedor Solar I – Apresentação

123

II – Introdução

126

III – O que são aquecedores solares?

127

IV – Como funciona um aquecedor solar?

127

V – O espectro da luz solar

128

VI – Absorção da luz solar

130

VII – Vamos construir um aquecedor solar

132

VIII - Sobre os materiais, ferramentas e instrumentos utilizados

136

A - Polímeros: o que são e como são fabricados

136

B – Madeira: o que é e suas propriedades

139

C – Ferramentas: nomes e usos

140

IX – O aquecedor solar e o meio ambiente

142

-

A combustão da madeira

143

-

A combustão de plásticos

143

X – Experimentos Relacionados aos Materiais Usados na Construção e Funcionamento do Aquecedor Solar

146

Introdução

147

Vamos fazer uma bucha?

150

Vamos enfeitar um ímã de geladeira?

152

Por que as fraldas descartáveis são tão mais absorventes que as fraldas de tecido?

155

Vamos moldar plásticos?

158

O que acontece quando queimamos um plástico?

160

O asfalto da rua é sempre mais quente que a calçada. Por quê?

163

É possível movimentar a água num copo sem tocar na água ou no copo?

165

123

I – Apresentação No decorrer da minha prática pedagógica como professora de Química do Ensino Médio tenho observado que os alunos não demonstram interesse pela escola e muitos não vêem sentido em estudar diversas disciplinas. Durante alguns anos, procurei despertar o interesse e envolver meus alunos a partir da utilização de aulas experimentais de Química, porém, ao fazer uma breve entrevista com alguns alunos da escola, pude observar que meu objetivo não estava sendo alcançado: mesmo após três anos de estudo os alunos não conseguiam se apropriar de conceitos científicos em suas falas e não tinham clareza sobre o que a Química estuda. Acredito que estamos nos deparando com um grave problema: nossos alunos não tem clareza sobre o que a Química estuda e, conseqüentemente, não despertam o interesse para querer estuda-la e, não assimilam sequer seus conceitos básicos... Acredito, também, que este problema é ainda maior, pois não se refere apenas a Química, mas também a diversas outras disciplinas. A partir de todas essas idéias, resolvi dedicar-me a estudar a causa da falta de interesse demonstrada pelos alunos, já que considero que esses não são os culpados, mas estão inseridos em um sistema educacional cheio de falhas, apontadas por diversos autores, como Ivan Illich, Paulo Freire e outros. Acredito que, a princípio, a apropriação do conhecimento deve ser prazerosa aos alunos, assim como todo o ambiente escolar. Mas, tenho notado que nossos alunos simplesmente “passam” pela a escola e não levam consigo a tão desejada apropriação do conhecimento, além de encararem a escola como um fardo com alguns pequenos momentos de felicidade – em geral, os intervalos.

Ao entrevistar os alunos, pude observar que estes enxergam a escola como algo não interessante e não relacionado ao seu mundo real. Então, resolvi buscar na literatura autores que abordem os problemas da escola (como Ivan Illich) e caminhos que possam levar à melhora do ensino. Illich aborda uma fenomenologia da escola: uma assembléia de indivíduos pertencentes a determinadas faixas etárias, que se reúnem em torno do assim chamado professor durante 3 a 6 horas por dia, duzentos dias por ano, em promoções anuais, que

124

sancionam a exclusão dos que falharam, ou os relegam a níveis inferiores, em matérias mais particularizadas e cuidadosamente escolhidas do que em qualquer liturgia conhecida. Em qualquer lugar, as classes são geralmente formadas por até 48 alunos, e nelas podem ensinar só os que absorveram essa liturgia por muito mais tempo que seus alunos. Em toda parte se admite que os alunos recebam uma assim chamada instrução, da qual se admite que a escola tenha o monopólio, e que essa instrução seja necessária para transformar os alunos em bons cidadãos, cada um dos quais deverá estar ciente do nível escolar atingido em sua “preparação para a vida”. Eis, portanto, como Illich visualiza a forma como a liturgia escolar cria a realidade social na qual a instrução é considerada um bem necessário. Segundo Illich, uma educação global, ao longo da vida, poderia substituir as funções mitopoéticas da escolarização. Em nossa escola atual verificamos os mesmos problemas identificados por Illich, nossos alunos têm entre 4 e 6 horas diárias de aulas, são aprovados ou reprovados conforme a nossa avaliação sobre seu desempenho e, continuam estudando apenas aquilo que escolhemos (ou o que é indicado por orientações superiores). Na busca de uma possível saída para os diversos problemas escolares, buscamos na literatura algo que pudesse clarear nossas idéias. Neste processo, nos deparamos com o livro “O Esclarecimento Psicológico da Educação pelo Trabalho” (VYGOTSKY, 2003). Entendemos que, para o autor, tanto histórica quanto psicologicamente, o trabalho é considerado como o triunfo supremo do método visual da pedagogia da facilitação, pois não é apenas uma demonstração visual, no ato de trabalhar o indivíduo é aproximado ao objeto em estudo através do tato e dos movimentos. Sob este aspecto, Vygotsky (2003), propõe que o trabalho seja a própria base do processo educativo – neste caso o trabalho não se incorpora como tema de ensino nem

125

como método ou meio de ensino, mas como matéria prima da educação – “não só se introduz o trabalho na escola, mas também a escola no trabalho”. Então, a partir das abordagens de Ivan Illich e Vygotsky, buscamos construir um elo de articulação entre a escola e o trabalho no intuito de alcançarmos um maior envolvimento e interesse dos alunos. A articulação entre escola e trabalho foi desenvolvida a partir de projetos pedagógicos realizados por ocasião da Feira de Ciências da escola em que leciono. Os temas desenvolvidos foram citados e então escolhidos pelo grupo de alunos interessados em participar. Após a realização da Feira de Ciências tivemos a oportunidade de avaliar a aprendizagem de nossos alunos, o que nos levou a refletir e amadurecer nossas idéias sobre a educação por projetos e, com o objetivo de auxiliar nossos colegas professores, em nossa incansável busca de crescimento educacional, disponibilizamos o texto a seguir, na intenção de que seja realmente útil para a construção do conhecimento. Este texto é destinado aos professores e foi elaborado na perspectiva da educação continuada. Neste texto temos como objetivo a construção de um aquecedor solar como tema relacionado com o mundo do trabalho, os resultados obtidos mostram que isto favorecerá a aprendizagem pois acreditamos que este desafio irá envolver os alunos e levalos a se sentir desafiados e, conseqüentemente, conduzirá a uma aprendizagem mais abrangente e efetiva dos conteúdos científicos relacionados.

II – Introdução

126

Os raios solares que chegam até nosso planeta representam uma quantidade fantástica de energia. Calcula-se que a partir dos raios solares recebidos pelas partes emersas da superfície terrestre (continentes e ilhas), é possível produzir um total de energia elétrica duas mil vezes maior que toda a produção mundial das usinas nucleares, termelétricas e hidrelétricas do ano de 1999 (Vesentini, 2002). O problema consiste em como aproveitar essa energia de forma econômica e como armazena-la. Segundo Vesentini (2002), a energia solar é utilizada em aquecimento de água e de interiores de prédios, mas de maneira ainda irrisória na maioria dos países. Também é utilizada na indústria eletrônica, em pequenas calculadoras, por exemplo. Somente alguns poucos países utilizam bastante a energia solar: em Israel cerca de 70% das residências já possuem coletores solares; na Indonésia cerca de 15 mil casas são totalmente iluminadas por energia captada por células fotovoltaicas, que convertem parte da energia solar em eletricidade. Também alguns protótipos de carros movidos a energia solar já rodam no Japão, na Alemanha e nos Estados Unidos, mas somente como experimentos a serem aperfeiçoados. A Alemanha iniciou há poucos anos uma experiência interessante: existem subsídios para a instalação de coletores solares residenciais, equipamentos que transformam a energia solar em eletricidade e que permitem que a sobra de energia vá para a rede elétrica da região. Isso significa que, em vez de pagar pelo uso da eletricidade, muitas residências passam agora a receber um pagamento pela eletricidade que fornecem à rede. Calcula-se que, atualmente, a energia solar e a eólica (dos ventos), que também tem os mesmos subsídios, representem cerca de 5% da eletricidade de todo o país.

III – O que são aquecedores solares?

127

Chamamos de aquecedor solar todo dispositivo que, a partir da energia solar, tem por finalidade o aquecimento (de água ou produção de vapor). Este dispositivo capta a energia solar sob a forma de calor e, assim aquece a água. A utilização de aquecedores solares tem como principais objetivos a melhoria social, preservação ambiental, conservação de energia, possibilidade de geração de empregos, economia financeira familiar e nacional ( 8 a 9% da demanda elétrica) e redução de emissões do gás estufa - CO2. As principais características deste aquecedor solar são: possibilidade de manufatura em regime de “bricolagem” (autoconstrução) e o uso de material de baixo custo encontrado em lojas de construção. Um aquecedor solar tem capacidade de aquecimento de 200 litros de água, que poderá atender a demanda de água quente para banho de uma família de 4 a 6 pessoas.

VI – Como funciona um aquecedor solar? Os coletores térmicos solares foram desenvolvidos a partir do momento que se percebeu a possibilidade de aproveitar a energia do sol para aquecer a água. Com o passar dos anos os coletores foram sendo aperfeiçoados e junto com outras partes, reservatórios, canos e chuveiros, formam o sistema solar de aquecimento de água. A energia irradiante, luz e infravermelha, incide sobre a superfície preta dos coletores.

A energia absorvida

transforma-se em calor e aquece a água que está no interior dos mesmos. Essa água aquecida, por ser menos densa, começa a se movimentar em direção à caixa, acima dos coletores, dando início a um processo natural de circulação chamado de termo-sifão, que dura enquanto houver uma boa irradiação solar e uma diferença de temperatura entre a água que chega e a

128

água que sai das placas aquecedoras. Resumindo, no ambiente do aquecedor solar, o processo termo-sifão, resulta numa transferência térmica, levando o calor gerado na placa para a água presente na caixa, sendo a própria água o meio de transferência térmica.

V - O Espectro da luz Solar

O espectro eletromagnético é uma representação dos intervalos observados de freqüências eletromagnéticas e seus comprimentos de onda correspondente. O comprimento de onda é representado por λ, e é a distância entre sucessivos pontos correspondentes. Por exemplo, ao visualizarmos o movimento das ondas no mar, verificamos que qualquer objeto que flutua, como uma bóia, sobe e desce com a passagem sucessiva das suas cristas e depressões. Neste caso, o comprimento desta onda é medido pela distância entre o ápice de duas ondas.

129

O espectro eletromagnético representam comprimentos de onda de 10-16 m até 106 m, como veremos a seguir: . Entre 10-13 m a 10-11 m temos a radiação com menor comprimento de onda, que corresponde dos penetrantes Raios gama. Tal radiação apenas não ultrapassa o concreto e o chumbo. Os Raios gama são utilizados em reatores nucleares, por exemplo. . Entre 10-11 m e 10-9 m, temos a emissão de Raios X, que são amplamente utilizados na medicina e em aeroportos, já que tal radiação consegue atravessar o corpo humano. . Entre 10-9 m e 10-7 m temos a faixa do espectro equivalente a emissão de ondas ultravioletas, que são empregadas, por exemplo, em lâmpadas solares. Os raios ultravioletas são os que causam lesões à pele exposta ao sol. As conhecidas lâmpadas de luz preta (aquelas que deixam a roupa branca brilhante no escuro) também emitem focos de luz ultravioleta. . Entre 400 nm (4 x 10-7 m) e 700nm (4 x 10-7m) temos a emissão da luz visível. Esse limite corresponde a emissão das cores violeta (menor comprimento de onda) à vermelho (maior comprimento de onda). . Entre 10-6 m e 10-3 m, temos a emissão da radiação infravermelha, que é percebida por nós pela forma de calor e, por isso, é utilizada nos aquecedores elétricos. . Após a região infravermelha, temos os comprimentos de onda entre 10-3 m e 10-1 m, que equivalem as microondas utilizadas nos fornos de microondas. . Finalmente, acima de 10-1 m, temos as ondas de rádio AM e FM e transmissões de sinais. Ao construir um aquecedor solar, estamos, então, interessados em absorver o comprimento de onda infravermelho, já que este é responsável pelo aquecimento.

130

VI - A Absorção da Energia Solar A luz solar pode ser convertida em energia (fotoconversão) ou em calor (conversão térmica). A fotoconversão ocorre quando a absorção de fótons associados aos componentes ultravioletas, visível e infravermelho próximo da luz solar causa a excitação dos elétrons no material absorvente para níveis mais altos de energia, o que provoca, em seguida, uma alteração física ou química (ao contrário de uma simples degradação gerando calor). Para a construção de células fotovoltaicas utilizamos um material semicondutor, que é um sólido que apresenta um comportamento, quanto a condutividade, que é intermediário entre o de um metal (condução livre) e o de um isolante (não condutor). A conversão térmica ocorre quando a luz solar, especialmente seu componente infravermelho, (que contribui com metade de seu teor energético), é coletada na forma de calor pelo uso de um material absorvente (uma superfície metálica, por exemplo). A energia solar é uma excelente fonte de calor para temperaturas próximas ou inferiores ao ponto de ebulição da água, já que o aquecimento da água contribui com mais da metade do consumo de energia. Nos usos da conversão térmica, é feita uma distinção entre sistemas passivos – os quais não fazem uso de intervenção ativa contínua ou fonte de energia adicional para sua operação – e sistemas ativos – os quais fazem uso de fonte de energia adicional para sua operação.

Aquecedores de água solares são hoje utilizados extensivamente na Austrália, em Israel, no sul dos Estados Unidos e outras regiões quentes, que recebem grande quantidade de luz solar. Representam o uso mais expressivo das tecnologias solares ativas, que utilizam uma fonte adicional de energia para sua operação. Os coletores solares localizados nos telhados das casas, dos prédios e dos estabelecimentos comerciais, contém água em circulação em um sistema fechado acionado por uma bomba movida à eletricidade. A luz solar é absorvida por um coletor solar de placa plana negra, o qual transfere o calor para a água, que flui sobre a placa e que está em contato com o exterior por meio de uma janela de vidro ou plástico. A água quente é bombeada para um tanque de

131 armazenamento isolado até que seja requerida para uso. Em instalações mais elaboradas, a água quente circula através de um trocador de calor, que é um sistema de tubos sobre os quais o ar é forçado a passar e conseqüentemente é aquecido por transferência de calor; o ar aquecido é usado para aquecimento interno dos prédios no inverno.

O aquecedor solar é um exemplo de sistema passivo de conversão térmica da energia solar, já que não se faz uso de fonte de energia adicional para sua operação.

VII - Vamos construir um aquecedor solar Antes de iniciarmos a construção do nosso aquecedor solar é importante verificarmos os materiais que serão utilizados e suas medidas.

Para a construção do

aquecedor solar necessitaremos de 1,40 m de tubo PVC 32 mm, lápis, borracha, régua, furadeira com broca de 3 mm, lâmina de serra, serra, lixa d´água, araldite, espátula, placa de forro de PVC, tinta esmalte sintético preta. Agora, podemos acompanhar a descrição da montagem do aquecedor solar, Elaborado por SoSol - Sociedade do Sol (www.sociedadedosol.org.br).

Descrição da montagem de um coletor 1.Fixar um dos dutos marrom de 70 cm na tábua plana. Utilizando o lápis e a régua demarcar a área onde será feito o rasgo de 61 cm (largura da placa alveolar menos 1 cm) x 1,1cm. Centralize esse rasgo de forma que as pontas dos dutos fiquem com 4,5 cm de comprimento cada.

.Fazer um rasgo interno à área demarcada, para a introdução da serra de extremidade livre. Este rasgo pode ser

132

feito com um ferro de solda ou com o auxílio de uma furadeira, com broca de 3mm. Não respire a fumaça do duto de PVC, por ser tóxica. 3.Introduzir a ponta da lamina da serra e iniciar o corte. Faça movimentos lentos seguindo a marcação, a fim de não abrir um rasgo maior ou menor do que o necessário. Nas pontas do rasgo, fazer cuidadosamente um corte transversal para poder retirar a tira de PVC.

4.Uma vez realizado os dois cortes e retirada a tira, dar acabamento com a lixa nas superfícies cortadas e arredondar, com lima redonda. as extremidades do rasgo, levando para a largura original da placa alveolar, de 61,5 cm. Em seguida limpar com álcool.

Observação: Antes de prosseguir a montagem repita a seqüência de 1 a 4 no outro duto de PVC 32 mm, medindo 70 cm em cada um deles. 5. Lixar as extremidades da placa e encaixar 0,5 cm de placa no rasgo de cada duto. Limpar com um pano embebido em álcool todas as superfícies que serão coladas, e tomar cuidado para não mais por as mãos nelas. Observação: No caso de montar dois ou mais coletores fazer 2 gabaritos (ripas de madeira, tubos de PVC), idênticos, de 123 cm cada e utiliza-los em todos os coletores para garantir a distância constante entre os tubos de entrada e saída de água, o que permitirá fácil encaixe com luvas de coletor a coletor.

6.Deitar a placa sobre uma camada de 11 mm de jornal apoiada numa superfície horizontal. (Assim se mantém a posição correta dos dutos relativo à placa) Preparar sobre uma chapa limpa uma quantidade adequada do adesivo bicomponente. Se o adesivo for araldite

misture talco mineral, permitindo que o

133

adesivo torne-se pastoso.

7.Utilizando a espátula, passar adesivo nas duas linhas ao longo dos 2 contatos dutos/placa do lado superior do coletor. Após 2 horas vire o conjunto dutos/placa e repita a operação de colagem no outro lado. Se estiver usando adesivo araldite ou resina isofitálica repita a operação somente no dia seguinte.

8.Após 24 horas, e após o teste de vazamento descrito a seguir, lixar levemente uma das faces do coletor e limpar com pano e álcool. Pintar a face com esmalte sintético preto fosco usando pincel ou rolo, inclusive sobre a área da colagem e parte superior dos dutos. Use a fita crepe nos dutos, para um acabamento limpo; deixar sem tinta apenas 3 cm das pontas dos dutos para futuro encaixe dos componentes de PVC.

134

Teste de Vazamento: Tampe três extremidades com caps de 32 mm e na outra um joelho de 90° com um duto de 3 metros de comprimento na vertical. Complete com água e por 15 minutos observar se não há vazamento nas regiões que foram coladas. Se houver, reforçar o adesivo nos locais observados e refazer o teste. Peso e área do coletor: A área de cada coletor é de 0,78 m2. Cheio de água ele pesa em média 8 kg cada. Essas informações ajudam a prever qual a área necessária para a instalação dos coletores e a carga adicional que o telhado irá suportar.

135

VIII – Sobre os materiais, ferramentas e instrumentos Para a construção de um aquecedor solar utilizamos diversos materiais, ferramentas e instrumentos, conforme veremos a seguir.

VIII. A – Polímeros: o que são e como são fabricados Polímeros são materiais constituídos por macromoléculas, ou seja, moléculas formadas por inúmeros átomos, com massas molares superior a 1000 g/mol. Os polímeros são obtidos pela união (via reação química) de moléculas menores (os monômeros). A reação de monômeros para a formação de polímeros chamamos de polimerização.

Os polímeros podem ser naturais ou artificiais. A madeira utilizada como um suporte para o aquecedor solar é um exemplo de um polímero natural, assim como vários outros que conhecemos, como, por exemplo, a celulose, o amido, a seda, os fios das teias de aranhas e etc. Já o PVC e a placa plástica utilizada no aquecedor solar são exemplos de polímeros artificiais, assim como o nylon, o teflon, as borrachas sintéticas, o acrílico e etc. De forma geral, os polímeros artificiais são denominados de plásticos. Tanto os polímeros naturais quanto os plásticos podem ser classificados em termoplásticos ou termorrígidos.

Os termoplásticos são os polímeros que podem ser

fundidos por aquecimento e que se solidificam por resfriamento – e, por isso, são de fácil reciclagem. Podemos citar como exemplos de termoplásticos o PVC, o PET, a celulose, a poliamida e etc. Os termorrígidos ou termofixos são polímeros infusíveis e insolúveis, tais como a caseína (proteína do leite), o poliuretano, a baquelite (usado em cabos de panelas), a borracha vulcanizada (utilizada nos pneus), o silicone e etc. A diferença de maleabilidade observada entre os termoplásticos e os termorrígidos é explicada através da configuração molecular desses polímeros. Os termoplásticos são polímeros lineares, enquanto que os

136

termorrígidos são polímeros que possuem uma configuração tridimensional em decorrência das ligações químicas entre átomos de moléculas vizinhas. Algumas propriedades utilizadas para a classificação destes polímeros são: transparência, propriedades mecânicas, densidade, fusão, queima e solubilidade em diversos solventes. A maioria dos polímeros apresenta cadeias longas, resultante da união de monômeros (unidades características). Podemos obter polímeros a partir de monômeros através de dois processos: polimerização por adição e polimerização por condensação.

Na polimerização por adição a unidade manométrica deve apresentar pelo menos uma insaturação (geralmente uma ligação dupla C=C). Nesta reação ocorre a união dos monômeros, formando uma molécula maior (polímero) Na polimerização por condensação os polímeros são obtidos pela reação de duas moléculas diferentes, cada uma com dois grupos funcionais iguais nas pontas, que podem reagir entre si, ou pela reação de moléculas iguais que possuem grupos funcionais diferentes em cada ponta, e que reagem entre si, originando uma molécula maior (polímero) e eliminando outras substâncias. Nos exemplos abaixo temos a representação de uma polimerização por adição e de uma polimerização por condensação, respectivamente.

-

PVC

137

O cloreto de polivinila (PVC) é um polímero de adição formado a partir do cloreto de vinila (conforme reação acima). Este polímero é amplamente utilizado em tubos, cola de tubos (na qual encontra-se em suspensão em um solvente orgânico), isolantes elétricos e em substituição ao couro em estofamentos. Suas principais características são: transparência, flexibilidade, é insolúvel na água, é solúvel em solventes orgânicos e sua densidade é de 1,39 g/cm3. Os canos de PVC não são transparentes pois alguns aditivos são adicionados para conferir maior resistência e durabilidade a estes. O PVC é um polímero linear, o que o faz ser um termoplástico (aqueles que podem ser amolecidos pelo calor quantas vezes quisermos e, ao resfriarem, voltam a apresentar as mesmas propriedades iniciais). Por ser um termoplástico podem ser reciclados, já que são facilmente remodelados através da aplicação combinada de pressão e temperatura.

O PVC é um dos plásticos mais encontrados em nosso cotidiano. Degrada-se a temperaturas relativamente baixas (aproximadamente 130 0C), com liberação de ácido clorídrico (HCl), gás carbônico (CO2), água e fuligem.

-

Teflon

O teflon é um polímero de adição do tetrafluoreteno ou tetrafluoretileno, sendo também conhecido por politetrafluoretileno ou PTFE.

138

Trata-se de um plástico bastante resistente, é estável até a temperatura de 288 0C e possui pequeno coeficiente de atrito. No teflon, as ligações carbono - fluor são muito fortes de modo que as moléculas no polímero possuem baixa tendência a reagir com outras substâncias químicas. Devido a essa inércia química, o teflon é uma das pouquíssimas substâncias artificiais que o corpo humano não rejeita, sendo então empregado para a confecção de dentaduras, artérias, córneas artificiais, marcapassos, próteses ósseas e válvulas cardíacas. Por ser resistente a radiação solar, o teflon é utilizado em trajes de astronautas e escudos protetores térmicos usados em tanque combustível dos veículos espaciais. Devido as suas características, é empregado também no revestimento de utensílios domésticos, como panelas, frigideiras, etc, e também na vedação de superfícies de PVC (conhecido como fita veda-rosca).

VIII.B – Madeira: o que é e suas propriedades A madeira é formada por diversas macromoléculas e, portanto, é classificada como um polímero natural. Assim como a madeira, podemos citar outros polímeros naturais, como os carboidratos (celulose, amido, glicogênio, etc), as proteínas (existentes em todos os seres vivos) e os ácidos nucléicos (DNA) existentes no núcleo das células e responsáveis pelas características genéticas dos seres vivos. Algumas das suas propriedades são: sofre combustão, não é bom condutor de calor e eletricidade. Atualmente encontramos no mercado diversos materiais derivados da madeira com uma melhor relação custo benefício. Como exemplo desses materiais podemos citar o compensado, o aglomerado e o MDF. O compensado pode ser classificado como compensado laminado ou compensado sarrafeado. O tipo laminado possui boa

139

resistência mecânica e é feito com lâminas de madeira, em geral de pinus ou de virola, coladas e prensadas para formar chapas com espessura de 4 a 20mm. O compensado sarrafeado é ainda mais resistente pois as lâminas internas são colocadas em um sentido e a chapa externa é prensada em sentido diferente. O aglomerado tem pouca durabilidade e nenhuma resistência à umidade pois é um painel feito com partículas de pinus aglutinadas com adesivo sintético, uma espécie de cola. Já o MDF é um produto mais resistente e com textura mais uniforme que os compensados e aglomerados pois é uma chapa de fibra de madeira com densidade média. É um aglomerado mais sofisticado, composto de fibras de pinus mais resistentes e compactadas com resina a alta pressão.

VIII.C – Ferramentas: nomes e usos

Para facilitar a descrição e utilização das ferramentas, elaboramos a seguinte tabela:

Ferramentas Serra

Utilização Lâmina utilizada para cortar ou partir materiais rígidos, como o cano de PVC.

Arco de Serra

Arco que fixa a lâmina da serra e é utilizado para cortar materiais rígidos.

Trena

Instrumento de medição de comprimento com escala em centímetros.

140

Chave de fenda

Ferramenta utilizada para aparafusar.

Tubos de PVC

Tubos plásticos utilizados para condução de água. É encontrado em diversos diâmetros.

Conexões de PVC

As conexões de PVC são utilizadas para unir tubos de PVC, fazer curvas, desníveis e etc.

Bracelete

São utilizados para fixar o tubo de PVC na madeira, dando estabilidade ao aquecedor solar.

Termômetro

Instrumento utilizado para medição de temperatura. O modelo utilizado continha escala em 0C.

Tubo flexível

É um tubo maleável, semelhante a uma sanfona que, no aquecedor solar, é utilizado para condução de água.

Furadeira

Instrumento utilizado para perfurar superfícies rígidas. No aquecedor solar, a furadeira é utilizada para fazer o rasgo inicial no tubo de PVC para que a serra possa corta-lo.

Lixa

Material utilizado para polir superfícies. No aquecedor solar é utilizado para polir o rasgo no cano de PVC.

IX - O Aquecedor Solar e o Meio Ambiente O sol é uma esfera de gás hidrogênio (H2) com um raio de 696 mil km (109,2 vezes maior que o raio da terra), em cujo interior a temperatura é de 2 x 107 K, resultantes de contínuas explosões nucleares de fusão que convertem seiscentos milhões de toneladas de hidrogênio em hélio, por segundo, com uma perda de massa de 4 toneladas por segundo. O sol está a 150 milhões de km de nosso planeta.

141 A Terra recebe do sol, em forma de radiação eletromagnética, principalmente na faixa do visível, 178 trilhões de kW, o que equivale à potência de dezoito milhões de Itaipus1. A energia solar média recebida pela Terra é, assim, 0,36 kW/m2, mas não é uniformemente distribuída pelas diferentes regiões, devido à inclinação da Terra. As regiões tropicais recebem mais que as regiões temperadas e as polares recebem menos ainda. Apesar disso, e por falta de conhecimento da média brasileira, consideraremos a média nacional como 0,36 kW/m2. Além de ser abundante e segura, a luz solar é uma energia renovável, no sentido que é inesgotável, e sua coleta e seu uso não resultam na emissão direta de gases indutores do efeito estufa ou de outros poluentes. Na realidade, são aproveitadas quantidades consideráveis de energia solar na forma de energia hidrelétrica (a energia solar evapora a água dos oceanos, lagos, rios e solo e transporta estas moléculas de H2O na atmosfera com a ajuda dos ventos); energia eólica (já que os ventos são fluxos de ar que resultam da tendência de igualar as pressões das massas de ar que sofrem exposições diferenciadas ao calor fornecido pela luz solar e que, portanto, apresentam diferentes pressões); e a biomassa produzida pela fotossíntese que também constitui uma forma de armazenar a energia solar. Para minimizar diversos problemas ambientais vivenciados atualmente, devemos buscar fontes de energia que possuam um menor impacto para o nosso ecossistema e, com certeza, a utilização da energia solar é uma ótima opção para um país tão ensolarado como o nosso.

-

A combustão da madeira

A combustão da madeira é um dos principais responsáveis pelos altos índices de gás carbônico (CO2) na nossa atmosfera. Este aumento na emissão de CO2 gera um grande problema ecológico pois seu consumo (através da fotossíntese e da absorção nos oceanos) tem sido inferior a sua vasta produção. A poluição excessiva é um fator de preocupação mundial já que, além dos danos a saúde, leva ao aumento do efeito estufa (aumento da temperatura média global do ar), o que reflete o desequilíbrio ambiental do nosso planeta.

1

A hidroelétrica de Itaipu, no Brasil, é a maior do mundo. Quando operando em plena carga fornece uma

142

-

A combustão de plásticos

Os plásticos fazem parte do cotidiano do homem moderno. O seu uso se torna cada vez mais freqüente devido a sua aplicabilidade e durabilidade. Porém, os plásticos não são biodegradáveis, ou seja, não se decompõem sob a ação de microorganismos, como acontece com o papel, a madeira o couro e tecidos. Se isto representa uma vantagem, conduz, por outro, a um terrível problema ecológico. Entre as possíveis opções para a resolução desse impasse ambiental estão a redução da produção, a incineração, a degradação e a reciclagem. A redução da produção implica em mudança de hábitos e em um abalo econômico capitalista que se reflete num conseqüente aumento da crise social. A prática da incineração permite que a matéria orgânica volte aos ciclos naturais por meio da formação de gás carbônico e outros produtos da combustão, que poluem o ambiente, aumentam o efeito estufa e contribuem para uma degradação ainda maior do nosso ecossistema. Podemos citar, por exemplo, o PVC que, na reação de combustão libera o gás cloreto de hidrogênio (HCl) – experimento sugerido abaixo. Quanto à degradação, chamamos de plástico degradável aquele que contém, em sua composição, aditivos capazes de acelerar as baixas velocidades de decomposição características dos polímeros sintéticos, ou ainda, aqueles que possuem uma estrutura química que permita que processos naturais o degradem, sem a intervenção humana. O problema é que tais plásticos possuem um alto custo e, para serem degradados necessitam de oxigênio e luz solar, fatores não acessíveis quando o objeto se encontra em uma montanha de lixo, em um aterro sanitário. Além disso, ainda não há um conhecimento totalmente seguro do que originarão estes plásticos ao sofrerem degradação; ainda podem causar algum tipo de contaminação ao ambiente. Sobre a reciclagem, sabemos que 30% do volume de lixo sólido descartado numa cidade corresponde `a matéria plástica. Contudo, devemos lembrar que para que um plástico seja produzido, há necessidade de matérias-primas provenientes do petróleo, que é um recurso não renovável. Então, a reciclagem pode até minimizar parte do problema mas não o elimina, já que precisamos reduzir a demanda por matéria-prima e energia. Além disso, sabemos que 87% dos plásticos descartados são termoplásticos e

potência de 12,6 milhões de KW.

143 13% são termofixos, isto é, não podem ser derretidos e remodelados por aquecimento, ou seja, mesmo com a reciclagem apenas uma parte do material poderá ser reaproveitado. Então, embora a princípio a redução na produção seja uma opção difícil pois implica em mudança de hábitos, faz-se necessário que a sociedade reflita sobre a nossa responsabilidade ambiental.

144

Experimentos Relacionados aos Materiais Usados na Construção e no Funcionamento do Aquecedor Solar

Introdução

147

Vamos fazer uma bucha?

150

Vamos enfeitar um ímã de geladeira?

152

Por que as fraldas descartáveis são tão mais absorventes que as fraldas de tecido?

155

Vamos moldar plásticos?

158

O que acontece quando queimamos um plástico?

160

O asfalto da rua é sempre mais quente que a calçada. Por quê?

163

È possível movimentar a água num copo sem tocar na água ou no copo? 165

145

Introdução Como o nosso aquecedor solar é constituído basicamente por polímeros, achamos conveniente elaborarmos um bloco que elucide este tema e proponha experimentos simples que auxiliem na compreensão deste conhecimento. Inicialmente, abordaremos o que são polímeros, como são formados e como podem ser classificados. Em seguida, propomos a realização de dois experimentos de produção de polímeros, três experimentos nos quais algumas propriedades dos polímeros são investigadas e dois experimentos relacionados ao funcionamento do aquecedor solar. Iniciaremos com uma proposta de experimento no qual os alunos fazem reações de polimerização, observando os reagentes (monômeros) e o produto (polímero). Nesta ocasião sugerimos que o professor relembre aos alunos conceitos de transformações químicas, reagentes, produtos, conceito de polímeros, classificação das reações de polimerização como adição ou condensação, copolímeros, reações endotérmicas e exotérmicas, ...

Na segunda etapa, sugerimos experimentos que propõe o estudo de algumas propriedades dos polímeros, como o comportamento apresentado quando submetido ao aquecimento (maleável ou não), o tipo de desprendimento gasoso quando submetido à combustão e o fenômeno da osmose apresentado por alguns polímeros. Nesta etapa sugerimos que o professor aborde novamente o conceito de polímeros, forças intermoleculares, ligações de hidrogênio, chuva ácida e debata sobre questões ambientais pertinentes. Em seguida, sugerimos a realização de dois experimentos relacionados ao funcionamento do aquecedor solar, sendo um experimento relativo a contribuição da coloração na absorção de calor e o outro referente a propagação do calor nos líquidos. Ao buscarmos na literatura um referencial que oriente a estruturação de nossos experimentos, vimos que, segundo Silva e Zanon (2000), as atividades práticas podem assumir uma importância fundamental na promoção de aprendizagens significativas em Ciências. Porém, sabemos que o ensino experimental não tem cumprido com este importante papel no ensino de Ciências. Para as autoras, isto ocorre devido a ampla carência de embasamento teórico dos professores, aliada à desatenção ao papel específico da experimentação nos processos de aprendizagem, o que impede a construção do conhecimento ao nível teórico-conceitual. O aspecto formativo das atividades práticas –

146

experimentais têm sido negligenciado, muitas vezes, ao caráter superficial, mecânico e repetitivo em detrimento aos aprendizados teórico-práticos que se mostrem dinâmicos, processuais e significativos. Avanços nesse sentido, conforme vários autores [como Barberá (1996), Hodson (1994), Amaral (2000)] requerem uma redefinição do que seja ensino experimental. As aulas experimentais devem propiciar aos estudantes a exploração da capacidade de compreender e avaliar seus modelos e teorias, bem como deve oferecer estímulos adequados para que ocorra o desenvolvimento e a mudança. Neste sentido, devemos identificar e explorar as idéias e pontos de vista dos estudantes e estimula-los à reelaboração de idéias. Então, cabe ao professor ajudar os alunos a explorar, desenvolver e modificar suas idéias, ao invés de despreza-las ou reinicia-las. Vale ressaltar que a ajuda pedagógica do professor é fundamental, já que sem sua intervenção os alunos não elaborariam novas explicações. Para Silva e Zanon (2000), de nada adiantaria realizar atividades práticas se estas não proporcionam o momento da discussão teórico-prática que transcende o conhecimento de nível fenomenológico e os saberes cotidianos do aluno. Então, segundo essa visão, Silva e Zanon propõe que cada aula de ciências abranja articulações dinâmicas, permanentes e inclusivas entre três dimensões ou níveis do conhecimento nunca dissociados entre si: o fenomenológico ou empírico, o teórico ou “de modelos” e o representacional ou da linguagem.

Representacional / Linguagem

Teórico / Modelo

Prático / Fenomenológico

Conforme os autores citados, é necessário que esses três componentes fenômeno, linguagem e teoria – compareçam igualmente nas interações de sala de aula, já

147

que a produção de conhecimento em Ciências resulta de uma relação dinâmica / dialética entre experimento e teoria, entre pensamento e realidade, através da mediação da lingagem. Devido ao exposto, organizamos os experimentos de acordo com uma proposta de formação continuada destinada aos professores. Tais experimentos foram elaborados a partir de um título, contexto, materiais, procedimentos, observação macroscópica, interpretação microscópica, expressão representacional, interface ciência – tecnologia – sociedade, conhecimentos, habilidades e valores e para saber mais. O título procura ser um questionamento de interesse do aluno e é seguido pôr um contexto, para que o aluno consiga situar o tema a ser estudado em seu cotidiano. Os materiais são listados logo em seguir e nos procedimentos descrevemos como realizar o experimento de forma clara e objetiva. Nas observações macroscópicas descrevemos o que ocorre no experimento a nível macro (observações visuais – fenomenológico), enquanto que nas interpretações microscópicas modelos teóricos. Na

buscamos explicar o fenômeno observado através de

expressão representacional, mostramos o que foi tratado nas

interpretações microscópicas através de uma linguagem representacional. Na interface ciência – tecnologia – sociedade buscamos abordar aplicações tecnológicas e sociais do que está sendo estudado; nos conhecimentos, habilidades e valores descrevemos alguns conhecimentos, habilidades e valores que desejamos despertar em nossos alunos e, finalmente, em alguns experimentos temos o tópico para saber mais, que indica uma literatura complementar ao texto, com alguns comentários pertinentes.

148 TÍTULO Vamos fazer uma bucha? CONTEXTO Antigamente as buchas para banho eram obtidas cultivando-se no quintal um pé de bucha. Os colchões eram feitos com palha de milho. Nos dias de hoje as buchas e os colchões são feitos de espumas sintéticas obtidas em laboratório. MATERIAIS

Copo descartável para café, palito de picolé, solução aquosa de etilenoglicol, 1,3 diisocianato de fenileno. PROCEDIMENTO

Acrescente quantidades iguais dos reagentes etilenoglicol e diisocianato de fenileno e homogenize o sistema com o palito de picolé. Observe o resultado após alguns minutos. OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA

Quando a solução de etilenoglicol e o 1,3 diisocianato de fenileno são homogeneizadas, imediatamente o material resultante começa a se expandir. A reação cessa em alguns minutos, sendo possível perceber o aquecimento do copo. INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA

A substância etilenoglicol reage com a substância 1,3 diisocianato formando um polímero conhecido como poliuretana, o qual é um copolímero (polímero resultante da reação de adição entre monômeros diferentes). Na reação de polimerização, a água presente na solução de etilenoglicol reage com o excesso de diisocianato, formando o gás carbônico, que atua como agente expansor, “empurrando” a massa e formando a espuma de poliuretana. Chamamos a poliuretana de espuma já que esta é constituída por um material sólido ou líquido disperso em um gás. Como esses processos são exotérmicos, nota-se o aquecimento do sistema. EXPRESSÃO REPRESENTACIONAL

OC N

NCO

HO + n

O

O

CH H 2 CH 2 O n

(...) C

N

N

H

H

C O CH2 CH2 O (...)

n

149

INTERFACE CIÊNCIA – TECNOLOGIA – SOCIEDADE

Atualmente as espumas são largamente utilizadas em nosso cotidiano como isolantes térmicos em geladeira, revestimento interno de roupas, em pranchas de surfe, esponjas de limpeza, colchões e etc.

Esses materiais sintéticos vêm paulatinamente

substituindo os materiais naturais. No entanto, os polímeros sintéticos, por serem de difícil degradação, têm causado problemas ambientais devido ao excesso destes no lixo. CONHECIMENTOS, HABILIDADES E VALORES . Caracterizar a produção de uma espuma sintética como uma transformação química. . Identificar na síntese de uma espuma os reagentes e os produtos. . Identificar na síntese de uma espuma os monômeros envolvidos. . Caracterizar reações endotérmicas e exotérmicas. . Exemplificar a importância da Química na produção de novos materiais e suas implicações nas mudanças de práticas sociais.

TÍTULO Vamos enfeitar um ímã de geladeira? CONTEXTO Admiramos inúmeros tipos de artesanato. Cada vez mais, esta arte popular ocupa espaço em nossa sociedade e, até mesmo em nossa economia. Muitas vezes, admiramos o produto final do artesanato mas, não imaginamos os passos para sua execução. Tal processo pode ser simples ou complexo e, a Química costuma estar sempre presente...

150

MATERIAIS (1A. Parte) Resina de poliéster cristal, copo de vidro, monômero de estireno, palito de sorvete e catalisador MEKP. (2A. Parte) Copo de vidro, massa Iberê, catalisador e palito de sorvete. PROCEDIMENTO (1A. Parte) Coloque 2 colheres de sopa da resina de poliéster cristal no copo de vidro, acrescente 20 gotas do monômero de estireno, mexa bem com o palito de sorvete, pingue 10 gotas do catalisador MEKP e misture. Observe o resultado após alguns minutos. (2A. Parte) Coloque a massa Iberê em um recipiente e adicione o catalisador. Misture com o palito de sorvete. Observe o resultado após alguns minutos. OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA (1A. Parte) Ao misturar todos os reagentes aguardamos alguns minutos e observamos o aquecimento espontâneo do recipiente. Em seguida, observamos o endurecimento do material. (2A. Parte) Ao misturar a massa Iberê e o catalisador observamos o aquecimento dos materiais seguido pelo endurecimento destes.

INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA Em ambos os experimentos ocorreram reações químicas de polimerização por adição com produção de um copolímero, ou seja, quando monômeros diferentes reagem produzindo uma única estrutura – o copolímero. Neste caso, os monômeros foram poliésteres insaturados e estireno. A função do catalisador é acelerar a reação de polimerização, formando o produto, um poliéster curado. O aquecimento observado durante a reação química significa que a formação deste produto libera energia na forma de calor para o ambiente – trata-se de uma reação exotérmica.

151

EXPRESSÃO REPRESENTACIONAL

INTERFACE CIÊNCIA – TECNOLOGIA – SOCIEDADE

A Química é uma Ciência que está extremamente presente em nosso cotidiano. Como vimos, desde uma simples massa para colar / vedar até uma resina artesanal são formadas através de uma reação química. Compreender Química nos ajuda a compreender melhor diversos fenômenos que nos cercam. (...) R1 H R1

C H

C

R

+

CH CH2

C H

Catalisador

CH

R

CH

CH (...)

R

CH2

CONHECIMENTOS, HABILIDADES E VALORES . Caracterizar a produção de uma resina como uma transformação química. . Identificar na síntese de uma resina os reagentes e produtos. . Identificar na síntese de uma resina os monômeros envolvidos. . Caracterizar reações endotérmicas e exotérmicas. . Compreender que a velocidade das reações pode sofrer influências, como a presença de catalisadores e alterações na temperatura e pressão. . Compreender a importância da Química em todas as áreas do conhecimento, suas aplicações na produção de novos materiais e suas implicações nas mudanças de práticas sociais.

152

TÍTULO Por que as fraldas descartáveis são tão mais absorventes que as fraldas de tecido? CONTEXTO

Atualmente, a grande maioria dos bebês utiliza fraldas descartáveis, com a justificativa de manter-lhes sempre sequinhos, evitando o aparecimento de assaduras. MATERIAIS

Algodão comum, algodão retirado de fralda descartável, água, proveta e bandeja (ou prato). PROCEDIMENTO

153

Retire uma pequena porção de algodão do interior de uma fralda descartável. Coloque sobre a bandeja. Coloque também uma quantidade semelhante de algodão normal na extremidade oposta da bandeja. Despeje volumes iguais de água sobre o algodão da fralda e sobre o algodão normal. Observe. OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA

Quando a água é despejada sobre o algodão normal, logo observamos que este fica encharcado e o excesso de água escorre. No algodão retirado da fralda descartável observamos que o algodão não fica encharcado e a água não escorre. INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA

A fralda descartável contém em sua composição diversos tipos de polímeros, tais como polietileno, celulose, polipropileno, poliuretana e poliacrilato de sódio. Dentre esses, o poliacrilato de sódio é o que desempenha o papel mais diferenciado. Este polímero tem a propriedade de absorver cerca de 300 vezes sua massa em água (1g absorve 300g de água). As cadeias do poliacrilato de sódio possuem em sua estrutura o grupo funcional carboxilato de sódio (-COO- Na+), ao longo de todas as cadeias poliméricas, como conseqüência desse aspecto, há uma grande concentração de íons de sódio no interior do polímero. Como na água a concentração de íons sódio é muito baixa, esta diferença de concentração entre a água e o interior do polímero ocasiona o fenômeno da osmose, ou seja, migração de água do exterior do polímero para seu interior, na tentativa de reduzir a concentração de íons de sódio, por diluição. Uma vez no interior do polímero, as moléculas de água ficam ali retidas por fortes interações (ligações de hidrogênio, interações íondipolo, com os grupos –COO- Na+ e –COOH). EXPRESSÃO REPRESENTACIONAL

INTERFACE CIÊNCIA – TECNOLOGIA – SOCIEDADE

154

Além de ser mais cômodo e higiênico aos familiares, as fraldas descartáveis propiciam um maior bem estar aos bebês, já que estes permanecem “sequinhos” por mais tempo. Porém, ao pensarmos sobre o ponto de vista ambiental, as fraldas descartáveis são um resíduo de decomposição demorada, principalmente devido aos polímeros utilizados. CONHECIMENTOS, HABILIDADES E VALORES

. Diferenciar substâncias e materiais. . Caracterizar um polímero e identificar algumas utilizações em seu cotidiano. . Identificar no poliacrilato de sódio a unidade que se repete.

. Caracterizar o fenômeno da osmose. . Explicar o princípio do funcionamento do fenômeno de absorção de água pelo polímero usando princípios da ciência: osmose, ligação de hidrogênio. . Reconhecer a evolução da química como construção humana. . Reconhecer que mudanças comportamentais podem implicar em impacto ambiental. . Compreender a importância da Química em todas as áreas do conhecimento e suas aplicações na produção de novos materiais.

. Reconhecer as mudanças introduzidas nas práticas sociais com o advento das fraldas descartáveis. . Desenvolver atitudes e valores na busca da preservação ambiental. . Identificar efeitos de desenvolvimento científico / tecnológico nas práticas sociais. PARA SABER MAIS MARCONATO, J. C. & FRANCHETTI, S. M. M. Polímeros Superabsorventes e as Fraldas Descartáveis: um Material Alternativo para o Ensino de Polímeros. In: Química Nova na Escola n.º 15, p. 42-44, 2002. [O texto contém uma descrição detalhada de uma fralda descartável, bem como sugestão de experimento sobre osmose, utilizando o poliacrilato de sódio.]

MATEUS, Alfredo Luis. Fraldas Superabsorventes. Química na Cabeça. Belo Horizonte, UFMG, 2001. [O texto propõe experimento para testar a absorção da fralda descartável utilizando água e água com sal.]

155

TÍTULO Vamos moldar plásticos? CONTEXTO Os operários da construção civil, quando querem dobrar um tubo de PVC (como para água ou esgoto), aquecem o tubo em uma chama de jornal. O tubo fica flexível pelo aquecimento e pode, então, ser moldado. No entanto, quando esquentamos água em uma panela, o cabo da panela, às vezes, fica muito quente e não se torna flexível. Por que será? MATERIAIS Tubos de PVC, cabo de panela e lamparina. PROCEDIMENTO Aqueça um pedaço de tubo PVC com o auxílio de uma lamparina e, cuidadosamente (atenção à temperatura!), tente moldar o PVC. Repita este procedimento para um pedaço de cabo de panela. OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA Ao aquecermos o tubo de PVC este se tornou facilmente maleável, porém, o cabo de panela manteve-se rígido. Após o resfriamento, o tubo de PVC enrijeceu.

INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA As propriedades físicas dos polímeros estão relacionadas à forma e ao modo de organização de suas moléculas. Durante a reação de polimerização, as moléculas podem se formar linearmente ou não. Quando as moléculas de polímeros crescem em apenas uma direção, formam polímeros lineares. São estes polímeros lineares que dão origem aos termoplásticos, ou seja, aqueles polímeros que podem ser amolecidos pelo calor e, ao resfriarem, voltam a apresentar as mesmas características iniciais, como é o caso do tubo de PVC. As forças de interações entre as cadeias não são muito fortes e podem ser rompidas pelo aquecimento.

156

Quando as moléculas de polímeros crescem de forma tridimensional, estes dão origem a materiais termofixos, ou seja, aqueles que não podem ser amolecidos pelo calor e remodelados, como é o caso do polifenol ou baquelite (polímero utilizado no cabo de panela). EXPRESSÃO REPRESENTACIONAL

INTERFACE CIÊNCIA – TECNOLOGIA – SOCIEDADE

Atualmente, toda a sociedade procura conservar o meio ambiente, já que agora temos consciência de que este não é uma fonte inesgotável de materiais. Nesta tentativa, procuramos reciclar os materiais. No caso dos plásticos, por exemplo, os termoplásticos são derretidos e remodelados. Já os plásticos termorrígidos são moídos e misturados aos termoplásticos e então são utilizados para a confecção de brinquedos de parques, por exemplo. CONHECIMENTOS, HABILIDADES E VALORES . Identificar a maleabilidade como uma propriedade dos materiais poliméricos. . Reconhecer que os polímeros são formados por reações entre os monômeros e, de acordo com a organização da molécula, obtemos produtos com diferentes propriedades. . Reconhecer e caracterizar termoplásticos e termorrígidos. . Compreender as diferenças na estrutura molecular dos termoplásticos e termorrígidos. . Reconhecer a evolução da Química como construção humana. . Compreender a importância da Química em todas as áreas do conhecimento, suas aplicações na produção de novos materiais e nas mudanças das práticas sociais.

157

TÍTULO O que acontece quando queimamos um plástico? CONTEXTO Um hábito muito comum em nosso país é o de fazer uma fogueira no quintal para ficar livre de folhas secas e gravetos. Ainda hoje muitas pessoas

queimam o lixo

doméstico. Será possível alterarmos este hábito? MATERIAIS Tripé, 2 garras, 2 tubos de ensaio com rolhas e interligados com mangueira que permita o transporte de gases, lamparina, fragmentos de PVC, solução de 1 colher de sopa de bicarbonato em 20 mL de água, solução de fenolftaleína. PROCEDIMENTO Adicione os fragmentos de PVC a um tubo de ensaio e prenda-o ao suporte de forma que possa ser aquecido pela lamparina (tubo A). Adicione a solução alcalina ao outro tubo de ensaio (tubo B) e acrescente 1 gota de fenolftaleína e prenda-o também ao suporte. Conecte os dois tubos por meio das rolhas e do tubo plástico, de tal forma que os gases produzidos borbulhem na solução do tubo B. Aqueça o tubo A e observe o borbulhamento no tubo B. Ao cessar o aquecimento retire as rolhas dos tubos para evitar que a solução do tubo B seja sifonada para o tubo A.

158

OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA Ao adicionarmos a fenolftaleína à solução alcalina em um dos tubos, observamos que a solução torna-se rósea. Ao aquecermos o tubo com fragmentos de PVC observamos o desprendimento de gases. Este gás é conduzido pela mangueira até o líquido do outro tubo que, lentamente, tem sua coloração alterada de rósea para incolor. INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA Ao adicionar a fenolftaleína à solução alcalina observamos que a solução tornou-se rósea porque a fenolftaleína é uma substância indicadora, ou seja, muda a sua coloração conforme o pH do meio. Em meio básico a sua coloração é rósea. Em meio neutro ou ácido sua coloração é incolor. Ao aquecermos o tubo de ensaio ocorreu um desprendimento de gases e a solução alcalina tornou-se incolor. Isto ocorreu porque um dos gases liberado na queima do PVC é o ácido clorídrico, que reagiu com o bicarbonato de sódio formando cloreto de sódio, gás carbônico e água.

EXPRESSÃO REPRESENTACIONAL (CH2 – CHCl)n + n O2 → nCO2 (g) + nHCl (g) + nH2O (l) + fuligem + outros produtos NaHCO3 (aq) + HCl (aq) → NaCl(aq) + CO2 (g) + H2O (l)

INTERFACE CIÊNCIA – TECNOLOGIA – SOCIEDADE Algumas pessoas têm o hábito de incinerar o próprio lixo como forma de descarte deste. Porém, esta prática não é indicada já que em nossos resíduos diários encontramos polímeros que, quando aquecidos, liberam ao ambiente gases poluentes e indesejados. Tais gases indesejados liberados no ambiente aumentam o efeito estufa do planeta. Além disso, a presença de gases poluentes na atmosfera pode tornar o pH da água da chuva inferior a 5,6, o que chamamos

159 de chuva ácida. A chuva ácida é responsável por diversos problemas ambientais como a acidificação das águas dos rios, o que leva a morte dos peixes, a lentidão na realização da fotossíntese, o que compromete o desenvolvimento das plantas e, nas cidades,

seus efeitos podem ser percebidos pela deterioração de

monumentos, corrosão de estruturas metálicas e etc. As queimadas também levam a eliminação de fuligem para o ambiente, o que é extremamente prejudicial à saúde respiratória e ao equilíbrio ambiental, também elevando a acidez da água das chuvas.

CONHECIMENTOS, HABILIDADES E VALORES . Caracterizar o desprendimento gasoso como uma transformação química. . Identificar os reagentes e produtos desta transformação química. . Reconhecer que os plásticos são polímeros artificiais. . Caracterizar soluções indicadoras. . Compreender a escala de pH.

. Reconhecer a aplicabilidade de soluções indicadoras em nosso cotidiano. . Reconhecer que existem gases poluentes na atmosfera e descrever os principais problemas gerados por estes. . Reconhecer a evolução da Química como construção humana. . Compreender a importância da Química em todas as áreas do conhecimento, suas aplicações na produção de novos materiais e nas mudanças de práticas sociais. PARA SABER MAIS

MARCONATO, J. C. & FRANCHETTI, S. M. M. Decomposição Térmica do PVC e Detecção do HCl Utilizando um Indicador Àcido-Base Natural: Uma Proposta de Ensino Multidisciplinar. In: Química Nova na Escola n.º 14, p. 40-42, 2001. [O texto contém a sugestão de um experimento de queima de PVC no qual os gases são recolhidos em um tubo com indicador ácido-base natural de extrato de repolho.]

160 TÍTULO

O asfalto da rua é sempre mais quente que a calçada. Por quê será? CONTEXTO

E comum observarmos em filmes a utilização de túnicas brancas nos desertos. Por outro lado, ao utilizarmos vestimentas escuras, em dias quentes, sentimos ainda mais calor. Por quê será? MATERIAIS

2 Termômetros, papel preto e papel branco, lâmpada incandescente. PROCEDIMENTO

Monte, com o papel branco e com o papel preto, pequenos envelopes para inserir os termômetros. Estes envelopes devem funcionar como “capa” para os termômetros. Insira um termômetro no envelope branco e outro termômetro no envelope preto. Coloque ambos os termômetros sob a luz do sol ou sob a luz de uma lâmpada incandescente próxima. Registre as temperaturas de ambos os termômetros após 5 minutos. OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA O termômetro colocado dentro do envelope de papel preto fornece uma leitura da temperatura maior que a do termômetro no envelope de papel branco. INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA Objetos pretos absorvem todos os comprimentos de onda presentes na luz do sol (visível e infravermelho). A energia da luz branca absorvida é convertida em calor que, juntamente com a radiação infravermelha, também absorvida, promovem a elevação da temperatura do papel preto. Já o papel branco reflete a maioria dos comprimentos de onda presentes na luz branca e absorve parte do calor o que faz com que a elevação da temperatura seja menor.

INTERFACE CIÊNCIA – TECNOLOGIA – SOCIEDADE

As placas dos aquecedores solares, sejam de vidro ou de plástico, são pintadas de preto, para se obter a maior absorção de luz e calor. Daí a importância da pintura preta. Já

161

nas regiões muito quentes as casa devem ser preferencialmente pintadas com tinta branca. Nas regiões desérticas, por exemplo, as vestimentas são fabricadas com tecido contendo pigmentos brancos. CONHECIMENTOS, HABILIDADES E VALORES . Fazer leituras de temperatura com o auxílio de termômetros. . Reconhecer que cores e materiais diferentes absorvem quantidades diferentes de calor. . Reconhecer a evolução da Química como construção humana. . Compreender a importância da Química em todas as áreas do conhecimento, suas aplicações na produção de novos materiais (plásticos, tecidos, vidros e etc) e suas implicações nas mudanças de práticas sociais. . Reconhecer a presença da Química em seu cotidiano.

TÍTULO É possível movimentar a água no copo sem tocar na água ou no copo? CONTEXTO Você já notou que nas piscinas a água do fundo é sempre mais fria que a água da superfície? MATERIAIS

Água, recipiente para ferver a água (de preferência mais alto do que largo), serragem, bico de Bunsen ou lamparina, tripé.

162 PROCEDIMENTOS

Coloque a água no recipiente a ser aquecido e acrescente a serragem. Leve ao aquecimento no bico de Bunsen ou lamparina. Observe o movimento da serragem. Experimente mudar a posição do recipiente e observe o movimento da serragem. OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA

Ao aquecermos a água observamos que a serragem descreve um movimento de baixo para cima no interior do recipiente. INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA

O movimento da serragem de baixo para cima é explicado a partir do conhecimento de como ocorre a propagação do calor nos líquidos – por convecção – isto é, a camada inferior de água se aquece diminuindo a densidade. Esta diferença de densidade faz com que a água menos densa suba, e a mais fria desça. Este fenômeno ocorre até que o líquido fique uniformemente aquecido.

INTERFACE CIÊNCIA – TECNOLOGIA – SOCIEDADE

A propagação de calor durante o aquecimento de água para uso doméstico (banho) e lazer (piscina) se dá por convecção. Os gases também são aquecidos por convecção e, é a partir desta forma de propagação que se formam as correntes de ar. CONHECIMENTOS, HABILIDADES E VALORES . Reconhecer a presença da Química em seu cotidiano. . Relacionar a variação de densidade de líquidos e gases com a temperatura. . Caracterizar o fenômeno da convecção em líquidos e gases. . Listar exemplos de dispositivos tecnológicos que funcionam com base no fenômeno da convecção.

163

Referências Bibliográficas

ACIOLI, J. L. Fontes de Energia. Brasília, Editora da Universidade de Brasília, 1994. ATKINS, P. & JONES, L. Princípios de Química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2001. BAIRD, C. Química Ambiental. Porto Alegre: Bookmanm 2002. BESSLER, K. E. & NEDER, A. V. F. Química em tubos de ensaio: uma abordagem para principiantes. São Paulo:Edgard Blucher, 2004. CANTO, E. L. Plásticos: bem supérfluo ou mal necessário?São Paulo: Ed. Moderna, 1996. FRAIDENRAICH, N. Energia Solar: fundamentos e tecnologias de conversão heliotermoelétrica e fotovoltaica. Recife / PE. Editora da UFPE, 1995 GOMES, L. C. & LOBO, R. Manual de energia solar. STI/MIC, 1990 MARCONATO, J. C. & FRANCHETTI, S. M. Decomposição Térmica do PVC e Detecção do HCl Utilizando um Indicador Ácido-Base Natural. Química Nova na Escola na Escola, n0 14, p. 40-42, 2001. RUSSELL, John B. Química Geral. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1981. SILVA, A. M., FÁTIMA, A., MOREIRA, S. S. J., BRAATHEN, P. C. Plásticos: Molde Você Mesmo! Química Nova na Escola na Escola, n0 13, p. 47-48, 2001. VESENTINI, J. William. Sociedade e Espaço: Geografia Geral e do Brasil. São Paulo, SP. Editora Ática, 42.ª edição, 2002.

164

uso de experimentos históricos O no Ensino de Física: integrando as dimensões histórica e empírica da Ciência na sala de aula Ronaldo César de Oliveira Paula Cássio Costa Laranjeiras

volume 1 , 2006

7

água

água

FICHA DE ORIENTAÇÃO AO PROFESSOR 1) Apresentação

A falta de materiais didáticos destinados a abordagem

A formação de uma cultura científica, do ponto de vista da

da dimensão natureza da ciência tem sido apontado como um

educação formal, exige do professor um trabalho integrado de

dos maiores problemas enfrentados pelos professores. Neste

duas dimensões dinamicamente complementares: a natureza dos

sentido, as 04 “Lições de Física” apresentadas aqui

conceitos científicos e a natureza da ciência. A primeira refere-

representam um ensaio de como essa dimensão pode ser

se aos conceitos, leis, formalismos matemáticos e modelos que

incorporada em sala de aula. Nelas, para apresentar o contexto

utilizamos na ciência para descrever interpretar e modelar a

de surgimento da noção de pressão atmosférica, resgatamos as

natureza. A dimensão natureza da ciência, que reivindica uma

idéias de Aristóteles sobre a impossibilidade do vazio e sua

abordagem filosófica e histórica da ciência, diz respeito à

reinterpretação feita pelos escolásticos na idade média, que

dinâmica de construção do conhecimento científico. Contudo,

resultou na teoria de que a natureza tem horror ao vácuo.

devido a uma tradição dos livros didáticos, a falta de tempo e em

Discutimos também, como no século XVII um problema

função da formação dos professores, os conteúdos abordados no

relacionado ao funcionamento das bombas aspirantes, que na

ensino médio tem apontado numa direção que privilegia

época tinha função importante no abastecimento de água de

demasiadamente os produtos do conhecimento científico. A

pequenas cidades e na irrigação, serviu de mola mestre para

dimensão “natureza da ciência”, que é parte constituinte do

estudiosos e experimentadores colocarem em xeque a idéia do

arcabouço cultural construído pela sociedade, tem sido relegada a

horror da natureza ao vácuo.

um plano secundário. Em geral os alunos não são apresentados à

As Lições têm como referencial pedagógico as idéias

dinâmica de construção do conhecimento, às suas controvérsias, às

de Paulo Freire e como referencial epistemológico as de

explicações polêmicas, aos erros e acertos pelos quais a ciência

Gaston Bachelard. A associação dessas linhas de pensamentos

atravessa. Nesta direção, abre-se mão de uma dimensão que é

faz com que o diálogo, no processo de aprendizado, assuma

fundamental na formação do cidadão.

um papel central na promoção de rupturas entre o

conhecimento pré-estabelecido e o novo conhecimento. Esse

2) Público alvo

diálogo, do ponto de vista educacional, é maximizado quando se

Esse material foi produzido para atender aos alunos da

valoriza mais o aprender e menos o ensinar. Nesse sentido,

1ª série do Ensino Médio e poderá ser utilizado pelo professor

procuramos estruturar as Lições retirando o foco do professor e

quando estiver abordando o conteúdo de Hidrostática. Essas

transferindo-o ao processo de aprendizagem, onde educando e

lições poderão ser utilizadas também no início de um curso

educador passam a interagir, mediados pelos objetos de

para o 1º ou 2º ano para mostrar como é a dinâmica de

conhecimento.

construção do conhecimento científico.

Dentro dessa linha, propomos atividades que valorizam as expressões orais, escritas e manuais. Cada lição, com exceção da

3) Sugestões metodológicas para o trabalho com as lições

primeira, tem a seguinte estrutura:

Lição 1: é apresentada uma seqüência de situações cotidianas

a) Texto: esse é o momento em que o aluno é apresentado ao

associadas com questões que tem como objetivo de desafiar o

contexto histórico, aos fatos, aos experimentos, situações e

aluno, inseri-lo dentro da temática, assim dá início ao

estudiosos envolvidos no desenrolar do caso histórico. Espera-se

processo dialógico. O debate em torno das situações permitirá

do aluno a leitura, análise e interpretação do texto.

também, ao professor, o mapeamento das concepções pré-

b) Diálogo: nessa seção, que se chama “Dialogando...”, é

existentes dos alunos.

apresentado ao aluno uma série de questões baseadas no texto.

Sugerimos para o trabalho pedagógico a divisão da

Essas questões são essenciais para alimentar o processo dialógico,

turma em grupos. Cada grupo deve elaborar uma resposta para

pois permitirá a reflexão e o questionamento”.

cada situação e apresentá-las para a turma. Durante o processo

c) Experiências: após a leitura, há sempre a proposta de situações

de apresentação é importante que o professor atue para tirar a

experimentais

a

obviedade dos exemplos apresentados, pois parece simples,

discussão, facilitam a compreensão e permite que o aluno seja um

por exemplo, a utilização de um canudo para tomar um

sujeito no processo, uma vez que são eles que irão construir os

líquido, no entanto, muitas questões estão envolvidas aí. Será

experimentos.

que o líquido é puxado pelo vácuo que se forma no interior do

simples.

Esses

experimentos

enriquecem

canudo ou é empurrado por alguma força externa? É importante

definido, na aula anterior, o grupo que ficará responsável pela

que o professor instigue os alunos através desse tipo de

experiência, esse procedimento se aplica a todas as lições. Sugerimos 1 aula para a realização dessa lição, mas

questionamentos. Seguindo essa linha, será necessário 1 aula para estudar essa lição.

caso não seja suficiente, proponha que as últimas partes da lição (estimativa da massa de ar numa sala de aula) fiquem

Lição 2: nessa lição, iniciamos o desenvolvimento do contexto de

como atividade para casa.

surgimento da noção de pressão atmosférica resgatando as idéias de Aristóteles sobre o vazio e sua reiterpretação através da teoria

Lição 3: Aqui apresentamos os principais fatos, experimentos

do horror da natureza ao vácuo. Apresentamos, também, como o

e estudiosos que estiveram envolvidos nas primeiras

contexto socioeconômico influenciou no desenvolvimento das

concepções sobre a existência da pressão atmosférica,

bombas aspirantes, o que exigiu uma mudança na explicação de

destacando a importância dos trabalhos de Torricelli e Pascal

seu funcionamento baseado no horror ao vácuo.

na ruína da idéia que a natureza tem horror ao vácuo e na

O estudo dessa lição pode ser realizado num círculo ( roda

explicação dos motivos das bombas aspirantes terem limitação

de leitura), onde cada aluno fica responsável pela leitura de um

de altura para bombeamento de água. Ainda nesta lição,

trecho do texto. Na seção “Dialogando...” onde são propostas

objetivando frisar também a importância da dimensão

algumas questões, o professor deve debater com os alunos as

conceitual, apresentamos uma abordagem formal sobre a

possíveis respostas às situações apresentadas, antes, porém, é

pressão no interior dos líquidos, desenvolvido baseado nas

importante que os alunos elaborem suas próprias respostas em

idéias de Simon Stevin. A roda de leitura será um bom método para estudo da

grupo ou individualmente. Ainda nessa lição, é proposta uma experiência simples para

parte

textual

dessa

lição.

Na

seção

“Dialogando...”,

comprovar o peso do ar. Sugira que os alunos realizem-na e

apresentamos sete questões que devem ser debatidas e

responda as questões que vem em seguida sobre a estimativa do

respondidas em sala.

peso do ar existente numa sala de aula. É importante que seja

Finalizando a lição, apresentamos uma seqüência de

do diálogo se dará em função da apresentação e do resultado

experimentos comprobatórios da ação da pressão atmosférica.

obtidos nessas atividades.

Divida a turma em três grupos e proponha para a aula seguinte as

4) Sugestões de leituras

demonstrações, debates e explicações das experiências propostas. Não é demais lembrar que o professor deve atuar apresentando questionamentos que procurem evitar a obviedade das respostas apresentadas pelos alunos nas explicações dos experimentos.

CONANT, James B.. Como compreender a ciência. 1ª edição. São Paulo: Cultrix, 1960. MARTINS, Roberto A. Tratados Físicos de Blaise Pascal. Caderno de História e Filosofia da Ciência. v.1, n. especial, dez., 1989.

Sugerimos que essa lição seja trabalhada em 1 ou 2 aulas. Lição 4: nessa lição, é apresentado como um dos trabalhos de Boyle evidenciou que no experimento de Torricelli a força que sustenta a coluna de mercúrio é exercida pela pressão atmosférica. Focaliza-se também, o problema da possibilidade da existência do vazio através de um apanhado sobre as concepções modernas sobre o vácuo. Como nas lições anteriores, sugerimos que a parte textual seja realizada em rodas de leituras. A seção “Dialogando...” deve ser realizada em grupo, sendo a resposta do grupo apresentada e debatida pela turma. Já a parte experimental, deve ser apresentada e discutida por um grupo de alunos. Em 1 aula é possível o estudo dessa lição. OBS: Chamamos a atenção do professor para que defina com antecedência as experiências que cada grupo realizará, pois, parte

_______________. Em busca do nada: considerações sobre os argumentos a favor do vácuo ou do éter. Trans/Form/Ação. São Paulo, n.16, p. 7-27, 1993. MENEZES, Luis Carlos de. A material uma aventura do espírito: fundamentos e fronteiras do conhecimento. 1ª ed. São Paulo: Livraria da Física, 2005. LONGUINI, Marcos D., NARDI, Roberto. Origens históricas e considerações acerca do conceito de pressão atmosférica. Caderno Catarinense de Ensino de Física, v.19, n. 1: p. 67-68, abril, 2000.

A inserção de atividades experimentais no ensino de física em nível médio: em busca de melhores resultados de aprendizagem Valéria de Freitas Alves e Célia Maria Soares Gomes de Sousa

volume 1 , 2006

8

A INSERÇÃO DE ATIVIDADES EXPERIMENTAIS NAS AULAS DE FÍSICA EM NÍVEL MÉDIO.

Movimento Harmônico Simples (MHS). Reflexão, Refração e dispersão da Luz.

Texto de Apoio ao Professor de Física

Material elaborado por Valéria de Freitas Alves como parte do trabalho desenvolvido no Mestrado Profissionalizante em Ensino de Ciências – área de concentração Ensino de Física - sob a orientação da Profª Drª Célia Maria Soares. Gomes de Sousa.

Introdução Este “Texto de Apoio” tem como público alvo professores de Física da rede de ensino, interessados em explorar o potencial das atividades experimentais para a facilitação da aprendizagem significativa de conceitos físicos em nível de ensino médio. A idéia central desse trabalho é a de inserir atividades experimentais ao longo das aulas expositivas, buscando, assim, promover a integração da teoriaprática nessa disciplina. Acreditamos que o ensino-aprendizagem de Ciências deve se caracterizar por uma abordagem que não se restrinja aos métodos expositivos tradicionais, mas incorporem procedimentos que proporcionem aos alunos, oportunidades de participação mais ativa nesse processo. Nesse contexto, a utilização de atividades experimentais como componente essencial nas estratégias de ensino de Física, tem sido destacada por nós professores, e também pelos alunos, como uma das maneiras mais frutíferas de minimizar as dificuldades de aprender e de ensinar Física de modo significativo. Não podemos deixar de dizer que existem algumas dificuldades para se desenvolver atividades experimentais durante as aulas expositivas, as quais são bem conhecidas por todos nós, professores da rede de ensino. Poderíamos aqui desfiar uma lista infindável de problemas vivenciados por nós, diariamente, nas escolas. No entanto, o objetivo aqui não é esse, pelo contrário; apresentamos uma proposta exeqüível, que acreditamos ser eficaz para a promoção da aprendizagem significativa de conteúdos de Física em nível médio de ensino. A atividade experimental é, por excelência, um meio eficiente para dar suporte a ocorrência da aprendizagem significativa por parte dos alunos. As atividades experimentais são apontadas pelos pesquisadores da área de Ensino de Ciências, como uma “estratégia” que desenvolve nos estudantes, dentre outros, o favorecimento da reflexão; a potencialização das análises qualitativas que ajudam na formulação de perguntas sobre o que se busca; a ênfase na formulação de hipóteses; a análise dos resultados à luz do conhecimento disponível, das hipóteses elaboradas e dos resultados de “outras perguntas” (dos

outros estudantes) e a potencialização da dimensão coletiva do trabalho científico, por meio da organização de equipes de trabalho e da promoção da interação entre elas.

Justificativa Como professora de Física do Ensino Médio da rede pública de ensino, pude constatar as dificuldades de aprendizagem que os alunos apresentam em relação aos conceitos desta disciplina, cuja conseqüência mais evidente é o baixo desempenho nas avaliações da aprendizagem. As questões relativas ao processo ensino–aprendizagem em Física, principalmente em nível médio, têm sido tema de várias pesquisas nessas últimas décadas, as quais têm identificado várias causas para tal situação; dentre elas, se destacam o grande número de alunos por turma, a falta de professores habilitados para ministrar a disciplina, a quase inexistência de equipamentos e atividades práticas/experimentais, a falta de domínio do conteúdo por parte dos professores, as dificuldades metodológicas e didáticas e, principalmente, a concepção do professor sobre o processo ensino-aprendizagem da Física. É consenso que um professor que não domina os conceitos básicos de uma disciplina ou que não tem facilidade em explicitá-lo, sem dúvida, não terá condições para oferecer um bom ensino. Por outro lado, mesmo aquele professor que domina o conteúdo e é capaz de explicitá-lo pode ensinar de maneira inadequada, na medida em que simplesmente se considera um transmissor de informações. Há também aqueles professores que fazem questão de apresentar a Física como uma Ciência extremamente difícil, da qual só ele tem o domínio, sendo, por isso, “admirado e respeitado” pelos alunos. A estes fatores certamente se somariam outros que poderiam constituir uma lista interminável de razões pelas quais a Física tem sido tão odiada pelos que tentam aprendê-la. Tradicionalmente a Física é considerada pelos professores uma disciplina difícil de ser ensinada e freqüentemente os alunos apresentam dificuldades de aprendizagem nestes conteúdos. Em parte, isto ocasionou a redução da carga horária desta disciplina nas escolas. Por isso, novos procedimentos de ensino certamente são necessários para motivar a participação dos alunos e aumentar o interesse pelos conteúdos ministrados nas aulas dessa disciplina.

É comum a argumentação de vários professores, que o ensino de Física tem assumido o caráter de preparação para resolução de exercícios de vestibular. Para esses professores, a situação é comprovada ao observarmos o uso indiscriminado de livros e assemelhados, recheados de exercícios preparatórios para as provas de vestibular que, na sua essência, primam pela memorização e pelas soluções algébricas, o que tem sido alvo de sérias críticas. A maioria dos livros que circulam nas escolas apresenta os conteúdos como um conjunto de conceitos estanques, dando o caráter de Ciência imutável à Física. Porém, o mais problemático das obras está na forte identificação que elas promovem entre a Física e os algoritmos matemáticos. É fácil observar que os textos e, principalmente, os exercícios, são apresentados como Matemática aplicada, onde a questão fundamental se resume a treinar o estudante na resolução de problemas algébricos. Outra questão levantada, diz respeito à gama imensa de conteúdos que compõem as obras didáticas. Com apenas duas aulas por semana, o professor precisa selecionar quais os conteúdos que irá abordar diante do complexo dessas obras, tendo que, muitas vezes, “pincelar” tópicos desconexos, simplesmente por que é necessário contemplar os itens do livro didático. Thomaz (2000) argumenta que existem vários pesquisadores defendendo que o trabalho experimental é um meio por excelência para a criação de oportunidades para o desenvolvimento dos alunos. Também afirma que, caso se pretenda que os alunos estejam motivados para a execução de trabalhos experimentais, em qualquer nível de ensino, é preciso que a tarefa que os professores lhes proporcionem seja apelativa, que constitua um desafio, um problema ou uma questão que o aluno veja interesse em resolver, que se sinta motivado para encontrar uma solução. O desenvolvimento de atividades experimentais pode ser uma possibilidade de transição dos modelos tradicionais de ensino para a construção de formas alternativas de ensinar Física. De acordo com nossa experiência, quando o professor introduz os experimentos em sala de aula, ele se vê frente a um novo comportamento dos alunos: mais interessados e participativos. Neste momento

ele poderá optar por uma determinada didática que inclua o uso de atividades experimentais. Para Pinho-Alves (2000a), o contato entre a linguagem científica, as teorias, o conhecimento, ou “senso comum” do aluno no processo de experimentação tornam o ensino da Física mais eficaz e próximo do estudante. Nessa linha, neste trabalho, foram introduzidas atividades experimentais ao longo das aulas expositivas, as quais foram conduzidas pela professora, em um processo de intervenção constante, tratando de relacionar os conteúdos pertinentes à atividade experimental em questão, ao conhecimento prévio (científico ou do senso comum) do aluno, relevante para a aprendizagem do conteúdo ora tratado. É consenso entre os professores de Física que a atividade experimental atrai os alunos. O estudo aqui desenvolvido é decorrente dessa evidência e tem por objetivo modificar a dinâmica da sala de aula, adotando experimentos ao longo das aulas com a função de envolver os alunos e promover maior participação nas atividades em sala facilitando, dessa forma, a aprendizagem significativa dos conteúdos em questão. Apresentamos a seguir, a nossa proposta de trabalho, que visa a inserção de atividades experimentais ao longo das aulas, para promover a integração teoria-prática como forma de facilitar a aprendizagem significativa de conceitos físicos em nível de ensino médio, nos tópicos de Movimento Harmônico Simples e Reflexão e Refração da Luz

A INSERÇÃO DE ATIVIDADES EXPERIMENTAIS PARA A FACILITAÇÃO DA APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA DE CONCEITOS FÍSICOS EM NÍVEL DE ENSINO MÉDIO

MOVIMENTO HARMÔNICO SIMPLES REFLEXÃO, REFRAÇÃO E DISPERSÃO DA LUZ Plano de aula 1: pêndulo simples O objetivo dessa aula é o de determinar o período de oscilação de um pêndulo simples e verificar a sua dependência dos outros parâmetros envolvidos no movimento deste dispositivo. Nesse contexto, os objetivos de estimar o valor de g (aceleração da gravidade) e de explicitar as principais características do MHS deverão também ser alcançados para que o aluno identifique as principais grandezas físicas envolvidas no movimento do pêndulo simples. Para que os objetivos acima sejam atingidos a apresentação do conteúdo é feita por meio de discussões promovidas, mediadas e dirigidas pelo professor no decorrer das aulas. Elaboração da situação-problema Para despertar o interesse dos alunos para a atividade experimental e promover a compreensão do conteúdo em questão, foi preparada uma seção de problemas a serem postos em discussões. Assim, espera-se, o contato com o assunto seria mais proveitoso e os alunos seriam motivados, pela discussão, a relacionar os eventos em pauta com aqueles, pertinentes, presentes no seu cotidiano. Para este experimento a situação-problema é colocada em termos das questões: O que é um pêndulo simples? Você identifica exemplos de pêndulo simples no seu dia-a-dia? Quais seriam? Para que serve a pêndulo simples?

Qual a dependência do pêndulo simples com o comprimento do fio, com a massa e com o ângulo que o fio faz com a vertical durante a oscilação? Você pode identificar as principais características do MHS no movimento do pêndulo simples? Quais seriam? Explique suas conclusões a respeito dessa questão. Tempo da Atividade: aproximadamente 3 aulas Material utilizado: cronômetro; transferidor; pêndulo de fio fino; duas massas diferentes; régua de 1m. Em um primeiro momento, o trabalho envolve a integração dos alunos e discussão sobre a relação entre o tema previamente estudado em sala de aula e o experimento. Em um segundo momento, a atividade experimental, em si, é desenvolvida; os alunos são levados a desenvolver uma discussão, tentando relacionar aquilo que observam no experimento com o conteúdo teórico correspondente com os fenômenos que podem observar ao seu redor. Plano de aula 2: sistema massa-mola O principal objetivo dessa aula é o de determinar o período de oscilação de um sistema massa mola e verificar a sua dependência dos outros parâmetros envolvidos. Além disso, um outro objetivo importante é o de identificar as principais características do MHS. Elaboração da situação-problema Para propiciar aos alunos, situações frutíferas que os levem a estabelecer relações entre aquilo que ele observa ao desenvolver atividade experimental e os conceitos

previamente

estudados,

procurando

facilitar

a

aprendizagem

significativa, serão realizadas discussões relativas às principais questões da atividade experimental: O que é um sistema massa mola? Identifique neste experimento as principais características do MHS. Qual é a dependência entre o período do sistema massa mola e a massa do sistema e a constante elástica da mola? Tempo da Atividade: aproximadamente 2 aulas. Material utilizado: cronômetro; molas; duas massas diferentes.

A aula deverá se desenvolver priorizando as discussões sobre os principais conceitos/idéias envolvidas na atividade experimental, relacionando-os a eventos já conhecidos dos alunos e presentes no seu dia-a-dia. Plano de aula 3: espelhos planos O objetivo dessa aula é o de compreender o processo de formação de imagem pelos espelhos planos, explicitando suas características e analisando associação de espelhos. Elaboração da situação-problema A resolução da situação-problema deverá transcorrer em forma de discussão sobre as questões diretoras propostas, relacionando os conceitos envolvidos à atividade experimental e aos eventos já conhecidos pelos alunos, pertinentes à situação. Para isso, as questões colocadas são: O que é um espelho plano? Como se dá a formação de imagens pelos espelhos planos? Quais os tipos e as características das imagens formadas pelos espelhos planos? Quais as situações onde são utilizadas as associações de espelhos planos e para quê? Tempo da Atividade: aproximadamente 3 aulas. Material Utilizado: espelhos planos; transferidor; um pequeno objeto; uma folha de papel. Plano de aula 4: composição e decomposição da Luz branca O principal objetivo de cada um dos experimentos é apresentado a seguir: 1- Estudo qualitativo do processo de dispersão da luz branca através de um prisma. 2- Estudo qualitativo do processo de composição da luz a partir das componentes primárias. Elaboração da situação-problema A situação-problema foi estabelecida em termos das questões: O que são cores primárias?

O que são cores secundárias? Quais são os tipos de luz? O que é a luz branca? Como a luz branca pode ser decomposta? Como se dá a composição da luz branca? Tempo da Atividade: aproximadamente 3 aulas. Material Utilizado: espectômetro de mão e um disco de Newton.

Roteiros de apoio para as atividades experimentais Para cada uma das atividades experimentais, incorporadas às aulas com o intuito de promover a integração teoria-prática e conduzidas por meio de discussões dirigidas pela docente, foi elaborado um material de suporte, que convencionamos chamar de Roteiro de Apoio. Cada um desses roteiros contém um texto curto sobre os fundamentos teóricos mínimos que dão suporte à atividade, os objetivos a serem alcançados, os materiais a serem utilizados e o procedimento a ser seguido para efetuar a tomada de dados. Os textos sobre os fundamentos teóricos, são curtos e contém apenas as idéias básicas sobre o tema a ser tratado na atividade experimental. Isso porque tais conteúdos já tinham sido tratados previamente em sala de aula e, portanto, não nos interessava apresenta-los em forma de texto, em nível mais aprofundado. O tratamento dos principais conceitos referentes à atividade experimental em questão, deveria ser feito durantes as aulas, promovendo a integração teoriaprática, da forma prevista para no estudo visando a aprendizagem significativa de tais conceitos.

Roteiro de Apoio 1 Atividade experimental: o pêndulo simples Leia com atenção e desenvolva as atividades propostas em cada uma das seções ou etapas deste roteiro, para garantir um bom resultado para o seu trabalho. Fundamentos Teóricos Um pêndulo simples consiste de um fio leve e inextensível (que não estica) de comprimento L, tendo na sua extremidade inferior, por exemplo, uma esfera de massa m; a extremidade superior é fixa em um ponto, tal que ele possa oscilar

livremente (consideremos a resistência do ar desprezível), com amplitudes pequenas (θ máximo = 10o).

Quando o pêndulo é deslocado de sua posição de equilíbrio e solto, ele oscila sob a ação da força peso, apresentando um movimento periódico. Chamamos de movimento harmônico, qualquer movimento que se repete a intervalos regulares de tempo. As forças que atuam sobre a esfera de massa m são: a força peso p e a força de tração T, que o fio exerce sobre a esfera em qualquer instante. Considerando um sistema de eixos cartesianos tal que o eixo x seja tangente à trajetória da massa e o eixo y na direção do raio da trajetória (direção do fio), temos as componentes da força peso como sendo: •

p x = p.senθ = m.g.senθ e p y = p.cosθ = m. g. cos θ Quando o ângulo θ for muito pequeno (10º) podemos fazer a aproximação de

que sen θ ≈ θ. Neste caso, o pêndulo executa um movimento harmônico simples(MHS).

Figura pêndulo

2:

ilustração simples

de

um

oscilando.

Invertendo o seu deslocamento, não alteramos o seu período.

O MHS é um movimento periódico que se desenvolve de um modo particular; neste tipo de movimento periódico, o deslocamento do corpo (no nosso caso a massa m) em relação a origem é dependente do tempo. A principal característica do MHS é a de que sobre a massa atua uma força restauradora que é tangente ao movimento e tem sinal contrário do deslocamento. No MHS temos, então, grandezas característica do movimento periódico: o período, a freqüência, a amplitude. O período do pêndulo simples é dado pela expressão: T = 2π Onde: T= período (s); L= comprimento do fio (m); g= aceleração da gravidade (m/s2).

L g

O Pêndulo Simples, através da expressão acima, também fornece um método para medições do valor de g, a aceleração da gravidade. Podemos determinar L e T, usando equipamentos de um laboratório de ensino, e estimar o valor de g, através da seguinte expressão: g = 4π 2 L/T2 Para chegar à expressão acima, fizemos o seguinte procedimento matemático: Da equação geral temos que:

T = 2π

L g

Passando o número que está fora da raiz para o membro inverso com a função inversa:

T L = 2π g Passando a função inversa da raiz para o membro oposto:

 L  T 2   =    g   2π  Realizando o produto do meio que é igual o produto dos extremos, chegamos a seguinte relação: T2g = 4π 2L Finalmente, deixando apenas g, no primeiro membro temos que: g = 4π 2 L/T2

Como já dissemos, nesse tipo de movimento existe uma força restauradora que tende a trazer ou manter o sistema na posição de equilíbrio. Este fato constitui a principal característica do Movimento Harmônico Simples (MHS).

Procedimento Experimental: medida da aceleração da gravidade Objetivos:
Determinar o período de oscilação de um pêndulo simples e verificar a sua dependência com os outros parâmetros envolvidos.
Estimar o valor de g local (aceleração da gravidade). Materiais:
Cronômetro ;
Transferidor;
Pêndulo de fio fino;.
Duas massas diferentes;
Régua de 1m. Procedimentos: 1. Faça variações no comprimento (L) do pêndulo e determine o respectivo período para cada um desses comprimentos (coloque o pêndulo próximo à borda da mesa e trabalhe com uma pequena amplitude de oscilação equivalente a, no máximo, θ = 10o ). Efetue as medidas necessárias e complete a tabela abaixo. Seja cuidadoso na obtenção das medidas de tempo. Mantenha os outros parâmetros constantes. Comprimento

Tempo de 10

Período

L (m)

oscilações (s)

T (s)

0,5 0,7 0,8 0,9 1,0 Tabela 1 : registro de dados

2- Repita o procedimento acima para massas diferentes, mantendo os outros parâmetros constantes. Massa

Tempo de 10

Período

(Kg)

oscilações (s)

T (s)

M1 M2 Tabela: 2 registro de dados 3- Repita o procedimento acima para ângulos diferentes, mantendo os outros parâmetros constantes. Ângulos

Tempo de 10

Período

θ (º)

oscilações (s)

T (s)

A1 A2 A3 Tabela 3: registro de dados Tarefas 1) Com base nos dados experimentais que você obteve, explicite qual é a dependência (relação) entre o período de oscilação de um pêndulo simples, com a massa , com a amplitude e com comprimento do fio. 2) Calcule o valor da gravidade local (g), utilizando os dados que você obteve e registrou. 3) Compare o valor obtido no item anterior com o valor g = 9,81m/s2, calculando o erro percentual.

Roteiro de Apoio 2 Atividade experimental: o sistema massa-mola Fundamentos teóricos Um bloco de massa m está em repouso preso à uma mola de constante elástica k, sobre uma superfície horizontal lisa (atrito desprezível) quando este bloco é deslocado da sua posição de equilíbrio – alongando ou comprimindo a mola – e abandonado em seguida, ele passa a oscilar em torno da sua posição de equilíbrio em uma trajetória retilínea. Esse sistema, é um exemplo de sistema massa-mola e constitui um dispositivo clássico para o estudo do movimento oscilatório. A Fig.3 mostra a análise dinâmica do MHS em alguns instantes do movimento.

Figura 3, alguns dos movimentos possíveis em um sistema massa-mola.

Muitos dos movimentos oscilatórios surgem a partir da existência de forças restauradoras que tendem a manter os sistemas em estados ou posições de equilíbrio. Essas forças restauradoras são, basicamente, do tipo elásticas, obedecendo, portanto, a Lei de Hooke, traduzida pela expressão: F = - kX. Esse sistema possui uma posição de equilíbrio a qual chamaremos de ponto 0 (x = 0). Toda vez que tentamos tirar esse sistema dessa posição 0, surge uma força restauradora F = -kX, que tenta trazê-lo de volta à posição inicial, ou seja, à posição de equilíbrio. Habitualmente a posição Xm representa o deslocamento máximo, a partir da posição de equilíbrio, quando a mola é comprimida, enquanto que a posição +Xm representa o deslocamento máximo, a partir da posição de equilíbrio, quando a mola é estendida. À medida que afastamos o bloco de massa m da posição de equilíbrio, a força restauradora vai aumentando (estamos tomando o valor de X crescendo positivamente à direita do ponto de equilíbrio). Se empurrarmos o bloco de massa m para a esquerda da posição 0, uma força de sentido contrário e proporcional ao deslocamento X surgirá tentando manter o bloco na posição de equilíbrio 0. Se puxarmos o bloco de massa m e, em seguida, o soltarmos, o sistema vai oscilar em torno da posição de equilíbrio 0. O período do um sistema massa-mola em MHS é dado por: T= 2π

m K

Onde: T= período (s); m= massa (kg) k= constante da mola(N/m). Procedimento experimental: determinação do período de oscilação Objetivos:
Determinar o período de oscilação de um sistema massa- mola.


Verificar a dependência do período de um sistema massa-mola em relação aos outros parâmetros envolvidos. Materiais:
Cronômetro
molas
Duas massas diferentes Procedimentos: 1 - Utilizando uma mola de constante elástica k conhecida e duas massas diferentes, também conhecidas, meça o período de oscilação do sistema massamola para cada uma das massas, preenchendo a tabela abaixo (mantendo k constante). Massa

Tempo de 10

Período

(kg)

oscilações (s)

T (s)

m1 m2 Tabela: 4 : registro de dados

2- Utilizando duas molas de constantes elásticas conhecidas e diferentes, meça o período de oscilação do sistema massa-mola para cada uma das molas, preenchendo a tabela abaixo (mantendo a massa constante). Constante

Tempo de 10

Período

elástica

oscilações (s)

T (s)

(k) k1

Tabela 5: registro de dados

Obs.: Caso o período seja muito pequeno para ser medido diretamente com um cronômetro, meça o tempo necessário para que o sistema complete, por exemplo, dez ciclos completos, o que aumentará sua precisão. Faça o sistema oscilar com grande amplitude e determine o período da oscilação. Em seguida, determine o período para oscilações de amplitude bem pequena, comparando esses resultados. Tarefas 1. Com base nos dados experimentais que você obteve, explicite a dependência (relação) entre o período de oscilação de um sistema massa-mola e a sua massa. 2. Com base nos dados experimentais que você obteve, explicite qual é a dependência (relação) entre o período de oscilação de um sistema massamola e a sua constante k. 3. Calcule o valor do período do sistema massa-mola para cada uma das massas utilizadas.

Roteiro de Apoio 3. Atividade experimental: associação de espelhos planos Fundamentos teóricos. Os espelhos planos fazem parte dos chamados sistemas ópticos refletores, os quais associam a cada imagem um objeto. Uma pessoa, utilizando um espelho plano, vê a sua imagem e a de outros objetos que estejam dentro do seu campo visual. A imagem, de um corpo é determinada pelo cruzamento dos raios de luz refletidos pelo sistema óptico. Esta imagem é considerada real quando formada pelo cruzamento efetivo dos raios luminoso emergentes, e virtual, quando formada pelo cruzamento dos prolongamentos dos raios refletidos. Nos espelhos planos, a imagem formada será simétrica em relação ao objeto, mantendo todas as características do mesmo. Geralmente um espelho plano associa uma imagem virtual a um objeto real. Resumidamente podemos caracterizar a imagem formada pelo espelho plano como segue descrito abaixo e pela Figura 4: 1- a imagem é virtual (atrás do espelho); 2- a imagem tem o mesmo tamanho do objeto; 3- imagem e objeto são eqüidistantes (estão à mesma distância do espelho); 4- objeto e imagem são reversos (enantiomorfas), ou seja, o espelho troca a direita pela esquerda e vice-versa.

Fig. 4 – formação de imagem por espelho plano Os espelhos planos podem ser associados entre si, como exemplificado na Figura 6. A associação de espelhos planos é usada, por exemplo, no cinema, dentre outras coisas, para dar a impressão do aumento do número de personagens em cena.

Fig.5 - associação de espelhos planos:

O número de imagens (N) pode ser calculado pela expressão: N=

360 0

α

−1

Onde: N = número de imagens;

α = ângulo formado entre os espelhos. As condições para esta expressão ser válida são:

•

Quando 360o/α for um número par, o objeto pode ficar em qualquer posição entre os dois espelhos.

•

Quando 360o/α for um número ímpar, o objeto deve se localizar no plano bissetor do ângulo diedro dos dois espelhos, ou seja, o objeto tem que ficar eqüidistante dos dois espelhos.

Exemplo: Vamos considerar o ângulo entre os dois espelhos igual a 90º Substituindo na expressão para o número de imagens, temos que n = 360 / 90 = 4 (número par). O objeto pode se situar em qualquer posição entre os dois espelhos. O número de imagens fornecidas será: n = (360o/90o) -1 = 4 - 1 = 3 imagens. Procedimento experimental: verificação do número de imagens em espelhos planos associados. Objetivos:  Verificar a dependência entre o ângulo formado pelos dois espelhos e o número de imagens fornecidas pela associação. Materiais:
Espelhos planos;


Transferidor;
Um pequeno objeto;
Uma folha de papel. Procedimentos: 1. Posicione os dois espelhos de modo a formar os ângulos indicados na tabela abaixo; confira com os colegas e com o professor se você está fazendo isso corretamente; 2. Com o transferidor, marque no papel um angulo de 60º. Faça com que os espelhos fiquem em uma posição na qual mantenha esse ângulo entre eles;

3. Coloque o pequeno objeto entre os espelhos e conte o número de imagens; 4. Faça variações nos ângulos com os valores indicados na tabela abaixo, e verifique a quantidade de imagens formadas, preenchendo a tabela: Ângulos

Número de

α (º)

imagens

30 36 40 45 60 90 120 180 Tabela 6: registro de dados

Tarefas 1. Verifique se os valores encontrados na experiência, para o número de imagens é o mesmo daquele encontrado quando utilizamos o valor correspondente do ângulo aplicado diretamente na fórmula. Faça os cálculos; 2. Explique com suas palavras qual é a relação entre o angulo formado pelos espelhos e o número de imagens. 3. Você consegue vislumbrar uma aplicação do que você aprendeu nesta aula na vida cotidiana? Qual seria?

Roteiro de Apoio 4 Atividade Experimental: a decomposição e a composição da luz branca Fundamentos teóricos Podemos dizer que LUZ é uma forma de energia que ilumina o mundo. Ela e outras radiações eletromagnéticas são emitidas por objetos energéticos ou quentes. A luz é o único componente do espectro eletromagnético (que inclui as microondas, os raios ultravioletas e os raios X) que pode ser detectado pelo olho humano. Vemos os objetos quando eles refletem a luz em direção a nossos olhos. No vácuo, a luz se move a 300.000 Km por segundo, e nada é mais rápido do que ela. A luz branca pode ser composta e decomposta. O matemático e astrônomo Isaac Newton, foi o pioneiro na apresentação dos resultados de seus estudos, no século XVII, sobre o fenômeno da decomposição da luz branca nas diferentes cores que a compõem. Newton elaborou sua teoria a respeito da idéia geral de que a luz branca é composta por diferentes cores e que cada uma dessas cores interage de forma diferente com o meio. A luz, ao atravessar a superfície de certos materiais, freqüentemente muda sua direção. Esta mudança de direção de um feixe de luz, ao passar de um material (ou meio) para outro é chamado de refração. O fenômeno da refração da luz, juntamente com o fato de que a luz branca é composta por diferentes cores as quais interagem de forma diferente com o meio, nos dão as informações básicas para o desenvolvimento e a compreensão dessa atividade experimental. Decomposição da luz por prisma Para produzir a decomposição da luz, Newton utilizou um prisma, que desvia cada cor em diferentes ângulos de emergência ao ser atravessado pelo feixe de luz branca. A Fig.7 ilustra a incidência de um feixe de luz branca em um prisma o qual, ao ser atravessado por ela, refrata-a nas cores indicadas.

Figura 6: decomposição da luz branca pelo prisma

A decomposição da luz também pode acontecer através de uma rede de difração que consiste em um suporte (transparente ou refletor) com ranhuras (linhas) finíssimas. Neste dispositivo, em cada milímetro de extensão pode haver de 500 a 1000 dessas ranhuras, que fazem com que, inicialmente, cada cor do feixe de luz incidente se desvie em várias direções (difração). A seguir, segundo direções determinadas desse feixe difratado, cores iguais sofrem um processo de interferência construtiva e se reforçam e em outras direções, sofrem interferência destrutiva. O resultado final é equivalente àquele obtido com o prisma, a saber, a decomposição de um feixe de luz policromática em seus componentes monocromáticos; porém, desta vez, com maior eficiência, quer dizer, com melhor e mais uniforme separação entre os componentes monocromáticos. A luz branca pode ser obtida pela superposição de três cores-luz: vermelho, verde e azul, que são cores puras, as cores primárias. A Fig.7 mostra as cores-luz.

Figura 7: as cores primárias

Para recompor a luz branca através da soma das cores, utilizamos um dispositivo chamado disco de Newton. Este disco que é pintado com as mesmas cores que compõem o espectro de luz branca adquire, quando girado velozmente e recebendo uma iluminação intensa, uma cor uniformemente branca. À medida que aumenta a velocidade do disco, as cores vão-se somando, o matiz geral aparece acinzentado e, finalmente, só se observa um círculo uniforme esbranquiçado. A Fig.8 mostra um exemplo de Disco de Newton.

Figura 8: Disco de Newton

Procedimento experimental: decomposição e recomposição da luz branca. Objetivos:  Observar a dispersão da luz branca através de um prisma.  Observar a composição da luz branca a partir de suas cores primárias. Material:  Um disco de Newton ;  fonte de luz;  diafragma com fenda única larga;  prisma equilátero;  anteparo  folha de papel branco;

 fita adesiva;  Espectômetro de mão. Procedimento: 1. Fixe com fita adesiva, uma folha de papel branco sobre a plataforma e outra sobre o anteparo. 2. Monte o equipamento conforme o indicado na Fig.9. Observe, sobre a plataforma, a trajetória do feixe de luz que emerge do prisma.

Figura 18: montagem experimental Figura 9: montagem experimental

3. Coloque o anteparo fora do trilho, na direção do feixe emergente, à aproximadamente 30 cm do prisma, como indicado na Fig. 11 abaixo.

Figura 10: montagem experimental

4. Projete o feixe de luz emergente do prisma sobre o anteparo e observe o espectro da luz branca. 5. Observar as lâmpadas da sala com o auxílio do espectômetro. 6. Gire o disco de Newton rapidamente e, com base nas discussões desenvolvidas para cumprir os itens anteriores, faça e explicite, justificando, todas as observações que você julga importante para o estudo do fenômeno de composição e decomposição da luz branca. Tarefas 1. Quantas e quais as cores você consegue distinguir ao olhar para o equipamento montado sobre a plataforma? 2. Compare o seu resultado com o de seus colegas. 3. Que cor sofre maior desvio angular, em relação ao feixe incidente? 4. Para qual cor o índice de refração do prisma é menor? 5. Compare os resultados com os de outros colegas. 6. O que você observou ao observar as lâmpadas da sala de aula com o espectômetro? 7. As cores visualizadas foram as mesmas nos dois procedimentos? 8. O que você observou ao girar o Disco? 9. Quais são as suas conclusões a respeito do estudo sobre a composição e decomposição da luz que você realizou?

Bibliografia Citada PINHO-ALVES, J. Atividades experimentais: do método à prática construtivista. 302 f. tese de Doutorado. PPGE/CED/UFSC-Florianópolis/SC, 2000a. THOMAZ, M. F. A experimentação e a formação de professores de ciências: uma reflexão. Caderno Brasileiro de Ensino de Física,v.17,n.3: p.360-369, 2000.

Utilização de mapas conceituais no estudo de física no ensino médio: uma proposta de implementação Renata Lacerda Caldas Martins e Maria de Fátima da Silva Verdeaux

volume 1 , 2006

9

Universidade de Brasília Mestrado Profissionalizante em Ensino de Ciências

A UTILIZAÇÃO DE MAPAS CONCEITUAIS NO ESTUDO DE FÍSICA NO ENSINO MÉDIO: UMA PROPOSTA DE IMPLEMENTAÇÃO

ONDULATÓRIA

ÓPTICA

Renata Lacerda Caldas Martins

Dezembro/2006

6 APRESENTAÇÃO Não é possível conceber o ensino de Física nos dias de hoje como uma transmissão de leis e fórmulas que, na maioria das vezes não passam de memorizações sem significado para o aluno. A mais recente proposta de mudança dessa concepção tradicional foi dada pelo governo brasileiro por meio dos Parâmetros Curriculares Nacionais – PCNs. A proposta de que se discuta novas estratégias para o ensino de Física, que envolvam os alunos nas aulas e facilitem o aprendizado dos conceitos envolvidos. O uso de novas metodologias que busquem facilitar e motivar as aulas vem crescendo nas últimas décadas com o advento da informática. Contudo, são métodos que para serem implementados envolvem recursos às vezes não disponibilizados pelas escolas brasileiras. Estratégias que trabalham com a facilitação da aprendizagem do aluno encerram em si a própria finalidade do ensino. O objetivo do ensino é o aprendizado por parte do aluno e o produto da aprendizagem é ainda a única medida possível para se avaliar o mérito do ensino. Acreditamos que a substituição de aulas “tradicionais” de Física por aulas que utilizem a estratégia de mapas conceituais poderá contribuir como meio facilitador de aprendizagem. A estratégia de mapas conceituais busca reproduzir a organização conceitual na estrutura cognitiva do aluno. Um conceito existente nessa estrutura cognitiva, o qual já lhe é significativo, interage com uma nova informação. E nesta interação, o conhecimento existente na estrutura cognitiva se modifica, pela aquisição de novos significados, e alcança a aprendizagem significativa. Essa organização pode ser elaborada concretamente (no papel) por meio da construção de um mapa conceitual. Apresentamos neste material uma metodologia diferenciada a ser aplicada nas aulas de Física (ou em qualquer outra disciplina) no ensino médio, que tem por finalidade a aprendizagem do aluno. Este é um manual que, pretendemos nós, auxilie o professor tanto na preparação do currículo de Física, como na explanação do conteúdo e avaliação da aprendizagem. Foi desenvolvido como projeto de Mestrado Profissionalizante em Ensino de Física na Universidade de Brasília, realizado por esta mestranda, sob a orientação da Dra. Maria de Fátima da Silva e contando com a co-orientação da profª. Drª. Célia Maria Soares Gomes de Sousa. Brasília, dezembro de 2006. Renata Lacerda Caldas Martins [email protected] Maria de Fátima da Silva [email protected] Célia Maria Soares Gomes de Sousa [email protected]

7

“A facilitação da aprendizagem é a própria finalidade do ensino” David Ausubel

8

SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO......................................................................................................... 2. MAPAS CONCEITUAIS............................................................................................. 2.1 – O que é um mapa conceitual......................................................................... 2.2 – Como elaborar um mapa conceitual...................................................................... 2.3 – Tipos de aplicações de mapas conceituais........................................................... 2.3.1. Extração dos significados dos livros de texto.................................................. 2.3.2. Extração de significado de trabalhos de laboratório........................................... 2.3.3. Preparação de trabalhos de exposições orais.................................................. 2.4 - Como analisar e pontuar um mapa conceitual................................................... 3. MAPAS CONCEITUAIS NO ENSINO DE FÍSICA............................................ 3.1. Aplicações no estudo da Ondulatória........................................................................ 3.1.1. Mapas de textos............................................................................................... 3.1.2. Mapas de experimentos................................................................................. 3.1.3. Mapas para exposições orais.............................................................................. 3.2. Aplicações no estudo de Óptica.................................................................................. 3.2.1. Mapas de textos........................................................................................... 3.2.2. Mapas de experimentos........................................................................................ 3.2.3. Mapas para exposições orais............................................................................ 4. APÊNDICES..................................................................................................... 4.1. Teste das concepções prévias em Óptica 4.2. Teste das concepções prévias em Ondulatória 5. REFERÊNCIAS..................................................................................................

5 1. INTRODUÇÃO A educação brasileira vem passando por um crescente processo evolutivo, no sentido de buscar soluções para os problemas enfrentados pelos alunos, desde que se conseguiu observá-los, ao se instituírem as primeiras escolas de ensino regular. Os educadores começaram a se preocupar com meios inovadores de ensinar, os quais tinham como objetivo principal, facilitar a tarefa do professor para alcançar uma aprendizagem eficaz. Apesar disso, o que se tem observado, principalmente no ensino da Física, devido a uma série de fatores, são professores desenvolvendo métodos tradicionais de ensino, alheios a qualquer tipo de mudança estratégica no processo de aprendizagem do aluno. A palavra estratégia, no âmbito educacional, tem o significado de método ou combinação de métodos, procedimentos ou princípios. Na linguagem militar, onde teve sua origem (strategós = general. Termo utilizado, posteriormente, nas guerras de Frederico II da Prússia), estratégia significa a arte de dirigir as operações militares ou de combinar o movimento das tropas em condições vantajosas para alcançar a vitória. Em se tratando de Educação, vem expressar a idéia de planejamento geral do ensino ou de longo prazo (estratégico) com a finalidade de alcançar resultados satisfatórios de aprendizagem. A formação e a valorização de novas estratégias de ensino deve ser visto como parte de um todo complexo nas relações e processos educativos e sociais, dentro dos quais elas têm lugar e contribuem para facilitar os resultados de aprendizagem. Perseguir objetivos e programas implícitos na ação tradicional por meio de ações novas, nos afastam das condutas mecânicas e rotineiras. A estratégia deve ser entendida como uma atividade sócio-afetiva através da qual relacionam-se os meios com os fins, num procedimento adaptativo – ou um conjunto deles – por meio do qual organizam-se seqüencialmente ações com o objetivo de atingir metas previstas. A organização seqüenciada da ação inclui uma atividade consciente, previsível e planejadora do professor. Buscamos, através do presente texto, mostrar a importância do uso de estratégias de ensino e de aprendizagem e apresentar a estratégia dos mapas conceituais, em busca de uma aprendizagem significativa.

6 2. MAPAS CONCEITUAIS 2.1. O que é um mapa conceitual David Ausubel (1980) e Joseph Novak (1997) idealizaram uma postura nas ações educacionais, no que se refere especificamente aos estudos sobre uma aprendizagem mais significativa. O primeiro, em sua teoria da aprendizagem significativa, postulou que o significado lógico do material (disciplina estudada) se transforma em significado psicológico (em sua estrutura cognitiva) quando o aluno aprende significativamente algum conceito. E o segundo, idealizou a estratégia de mapas conceituais para traduzir, isso é, colocar no papel, esse processo de transformação psicológica. Ambos consideram fundamental trabalhar com atividades prévias que auxiliem os alunos para as atividades de elaboração dos mapas conceituas (Novak e Gowin, 1996). As atividades prévias têm como objetivo principal promover a distinção entre conceitos e palavras de ligação, ou palavras chaves. Nelas, a palavra é definida como “rótulo” que serve para a representação dos conceitos, dos quais é respeitado o significado dado por cada indivíduo, de acordo com sua compreensão dos fatos. A partir daí, são observadas as regularidades dos acontecimentos ou objetos daquelas que os caracterizam, no caso dos nomes próprios. Neste método, que foi proposto por Novak (1997), o professor sugere aos alunos que construam frases curtas e identifiquem os conceitos e as palavras de ligação. Todo esse processo servirá de “ponte” para a aprendizagem de novos conceitos. O mapa conceitual é uma técnica de análise que pode ser usada para ilustrar a estrutura conceitual de um corpo de conhecimento. São diagramas hierárquicos que indicam os conceitos e as relações entre esses conceitos, os quais procuram refletir a organização conceitual de uma disciplina ou parte de uma disciplina, de um livro, de um artigo, enfim, da estrutura cognitiva de um indivíduo sobre uma dada fonte de conhecimento.

2.2.Como elaborar um mapa conceitual Após a identificação dos conceitos e palavras de ligação, seqüenciamos os passos para a elaboração do mapa conceitual segundo sugere Novak e Gowin (1996): a) O professor solicita que os alunos identifiquem os principais conceitos, palavras ou frases retiradas do texto escolhido (para isso, deve-se utilizar um texto curto e claro);

7 b) É fundamental que o professor já tenha elaborado o mapa de referência do texto escolhido para que não se perca durante a listagem dos conceitos. Deve valorizar a criatividade do aluno, caso o conceito sugerido não seja o mesmo expresso em seu mapa de referência. c) Os conceitos principais poderão ser listados com a participação dos alunos e transferidos para o quadro; d) Com esta lista de conceitos o professor providencia, com a participação dos alunos, o rearranjo ordenado de cima para baixo, isto é, da maior à menor generalidade e inclusividade; e) Deste ponto em diante, o professor ajudado pelos alunos, monta o mapa com os conceitos ordenados e organiza as ligações; f) O professor poderá dar outro texto e estabelecer que para próxima aula, cada grupo de alunos (máximo, cinco alunos) apresente seu mapa, seguindo o modelo feito em sala de aula; g) É de se esperar que os primeiros mapas apresentem má simetria e localização deficiente entre conceitos (conceitos distantes que pertencem a outros intimamente relacionados). Deve ser sugerida a possibilidade de serem refeitos. h) Após a apresentação do mapa elaborado pelo grupo, o professor gera uma discussão com toda a turma sobre as ligações estabelecidas, fazendo sugestões de mudança e/ou ordenação conceitual; i) O professor estabelece um sistema de pontuação (apresentaremos posteriormente o sistema sugerido por Novak) e o apresenta para a turma; j) Solicita após o término das apresentações, que os grupos troquem seus mapas. Cada grupo classificará o mapa construído por outro grupo. Isso reforça para eles a idéia de como deve ser elaborado satisfatoriamente um mapa conceitual; k) Cada grupo deve ter a oportunidade de justificar a pontuação dada ao mapa elaborado por outro grupo;

2.2.1. Abordando um novo conhecimento com o uso dos mapas conceituais O professor poderá nas próximas aulas apresentar o novo conceito a ser estudado utilizando os mapas conceituais da seguinte maneira Novak e Gowin (1996):

8 a) Já com o mapa previamente elaborado, o professor começa a abordar o novo assunto gerando uma discussão sobre o conceito mais abrangente ou geral, por exemplo: o conceito de Força. b) Escreve o conceito principal no quadro e inicia uma discussão com os alunos sobre quais os conceitos que poderiam ser relacionados a este, de acordo com o que está previsto em seu mapa de referência (é claro que existe um certo direcionamento do professor para alcançar o objetivo proposto, embora não se possa deixar de valorizar a criatividade do aluno); c) À medida que os conceitos vão sendo sugeridos, o professor deverá dispô-los no quadro, sempre discutindo com os alunos a hierarquia conceitual de cada ligação; d) Caso haja a definição de um conceito (p.e., força é o agente físico capaz de modificar a velocidade de um corpo, ...) o professor deve ele mesmo explicar que tal definição se relaciona a tal conceito e proceder a ligação. e) Depois de ter relacionado os conceitos principais, o professor deve solicitar os alunos que sugiram algumas aplicações ou exemplos nos quais eles observam a aplicação daquele conceito aprendido; f) O professor deve, então, relacionar cada exemplo dado com seus respectivos conceitos.

2.3. Formas de utilização de mapas conceituais Adotamos três formas de recursos didáticos para a elaboração de atividades que utilizam a estratégia de mapas conceituais.

2.3.1 Extração dos significados dos livros de texto A construção de um mapa conceitual por meio da extração dos significados dos livros de texto tem como objetivo principal tentar amenizar o difícil dilema que é o aprendizado da leitura de um texto. A leitura é um meio muito útil de aprender significados. Construindo o mapa de um texto, o aluno precisa “encontrar um significado” para o que leu. Esse processo já foi previamente descrito quando falamos sobre como construir um mapa conceitual; contudo, algumas alterações far-se-ão necessárias deste ponto em diante, segundo Novak e Gowin (1996):

9 a) O professor distribui o texto a ser estudado e solicita aos alunos, divididos em grupos (a divisão em grupos torna mais fácil o desenvolvimento do trabalho em se tratando de turmas com mais de trinta e cinco alunos) que selecionem os conceitos principais; b) Depois de selecionados os conceitos principais, os alunos deverão organizá-los hierarquicamente, relaciona-los por meio de palavras de ligação e construir o mapa; c) Após alguns minutos (planejar de acordo com a duração de uma aula de cinqüenta minutos), os grupos devem ser reunidos para que cada um apresente seu mapa conceitual, pois nele está inserida a interpretação dada ao assunto abordado. Isto reflete sua compreensão sobre os acontecimentos e objetos; d) Durante a apresentação do grupo, toda a turma, juntamente com o professor, deverá participar com perguntas e/ou considerações; e) Os mapas construídos e apresentados serão entregues ao professor que os analisará e pontuará, colocando-os em um mural posteriormente; f) O professor fornecerá outros textos para que os alunos construam mapas individualmente (seus próprios mapas) e os analisem. Pode-se proceder à troca dos mapas individuais para que um aluno analise e pontue o mapa de outro colega.

2.3.2. Extração de significado de trabalhos de laboratório A construção do mapa conceitual por meio da extração de significado de trabalhos de laboratório tem como finalidade capacitar o aluno “a abandonar” a cega rotina de apenas registrar dados, manipular aparelhos, ou fazer montagens sem nenhum fim, o que leva a um fraco enriquecimento conceitual pelas relações que observam ou manipulam. O mapa pode ajudar os alunos a identificarem os conceitos chave e suas relações, e a interpretar os acontecimentos e objetos que observaram. a) O professor propõe que os alunos, divididos em grupos (máx. cinco alunos), realizem o experimento proposto seguindo os passos do roteiro experimental; b) Após a realização do experimento, o grupo anotará e analisará os dados e resultados experimentais obtidos e relacionará todos os conceitos envolvidos durante o experimento;

10 c) O professor pedirá que os alunos anotem numa folha os conceitos principais envolvidos no experimento; d) Os conceitos deverão ser hierarquizados e relacionados com palavras de ligação por meio da elaboração de um mapa conceitual; e) O mapa elaborado poderá relacionar o procedimento experimental com as conclusões dos resultados; f) O professor reunirá os grupos para que cada um apresente seu mapa conceitual, pois nele está inserida a interpretação dada ao assunto abordado. Isto reflete sua compreensão sobre o experimento; g) Durante a apresentação do grupo, toda a turma juntamente com o professor deverá participar com perguntas e/ou considerações; h) Os mapas construídos e apresentados serão entregues ao professor que os analisará e pontuará, colocando-os em um mural posteriormente; i)

Outros experimentos poderão ser distribuídos para que os alunos construam mapas dos conceitos envolvidos, bem como das idéias concluídas. Cada grupo poderá realizar um experimento simples. Sendo assim, em cada apresentação serão abordados assuntos diferenciados, enriquecendo ainda mais as aulas e enfatizando um número maior de conceitos.

2.3.3. Preparação de trabalhos de exposições orais A preparação de trabalhos de exposições orais é quase sempre um terror para os alunos. Eles contemplam uma folha em branco na qual devem ser registrados conceitos de forma a “produzirem” um aprendizado durante uma exposição. Os mapas conceituais são utilizados como uma forma de vencer este obstáculo. A sugestão a seguir utiliza esse tipo de aplicação: a) Os conceitos chaves estudados durante uma aula ou até durante um bimestre podem ser recortados dentro de figuras geométricas (quadrados, retângulos, elipses, etc) e distribuídos para que cada grupo (no máx. cinco alunos); b) O professor solicita que cada grupo ordene os conceitos recortados numa folha de papel pardo ou numa cartolina (durante esse processo, o professor poderá auxiliar os alunos, gerando discussões sobre a disposição dos conceitos);

11 c) O grupo que terminar a ordenação deverá colar os conceitos e começar a escrever as palavras de ligação que relacionam um conceito ao outro, bem como os exemplos que surgirem num processo de criatividade do grupo (o professor poderá dar alguns exemplos já recortados nos papéis; contudo, deverá deixar claro que novos exemplos poderão ser acrescentados, os quais serão melhor pontuados); d) Terminadas as construções, será dada a oportunidade para que cada grupo apresente seu mapa (lembrando que todo esse processo deverá ter um tempo pré-estabelecido para que no máximo em duas aulas de cinqüenta minutos cada, se consiga realizar toda a atividade); e) O grupo que apresentar deverá explicar para a turma cada ligação e hierarquização, bem como os exemplos e aplicações, respondendo as perguntas feitas no decorrer da apresentação; f) Cada mapa apresentado será avaliado pelo professor, que considerará os seguintes aspectos: a disposição e hierarquização conceitual, as palavras de ligação, os exemplos e aplicações e a exposição oral de cada integrante do grupo; g) Os mapas poderão ficar expostos num mural para que toda a escola tenha acesso. Os mapas construídos objetivaram organizar as idéias dos alunos para a exposição do conteúdo abordado. É também uma forma de revisar os conceitos estudados para uma avaliação formal ou prova bimestral, se for o caso.

2.4. Critérios para analisar e pontuar um mapa conceitual A pontuação dos mapas conceituais é, em muitos aspectos, irrelevante, uma vez que na estrutura dos mapas são procuradas alterações qualitativas. Entretanto, ao observar a necessidade de professores e alunos em pontuar seus mapas, foram elaborados métodos de pontuações baseados na teoria cognitiva de Ausubel (1980) e Novak (1996 e 1997). Estes critérios servem como modelo para atribuição de valores aos mapas conceituais de acordo com a validade das representações e seu significado entre conceitos. Os fundamentos norteadores dessa análise qualitativa obedecem as três idéias ausubelianas: hierarquização, diferenciação progressiva e reconciliação integrativa. São propostos quatro critérios principais que o professor pode utilizar para analisar e classificar um mapa conceitual: proposições, hierarquia, ligações cruzadas e exemplos.

12 A análise das proposições ou relações entre conceitos objetiva verificar se as palavras-chaves que ligam os dois conceitos refletem significado entre eles e se a relação é verdadeira, ou seja, se tem validade. São examinadas as validades das ligações entre conceitos. A hierarquia deve ser o segundo critério observado. Neste critério é verificada a validade das relações entre os conceitos mais inclusivos ou mais gerais que devem estar posicionados hierarquicamente acima dos conceitos mais específicos ou subordinados. São observados os níveis hierárquicos estabelecidos.

Nível 2

Nível 3

Nível 4 Nível 5 Figura 1: Estrutura de um mapa conceitual elaborado com base no CMap Tools.

O caráter de transversalidade é observado pelas ligações cruzadas ou ligações transversais. Estas ligam validamente segmentos horizontais opostos e representa maior grau de compreensão quando são simultaneamente significativas e válidas, expressando sínteses entre grupos de proposições ou conceitos relacionados. Caso apresentem apenas um dos critérios (significativa ou válida) a pontuação deve ser menor segundo Novak e Gowin (1996). Existe ainda a possibilidade de o aluno fazer uma ligação que seja criativa ou peculiar. Isto faz com que o mapa construído pelo aluno alcance uma pontuação maior que a

13 estabelecida pelo mapa de referência, ou seja, maior que 100%. O fator criatividade deve ser ressaltado, pois expressa uma abordagem ou visão até então não obtida pelo professor que construiu o mapa de referência. Caso seja inusitada, contribuirá sobremaneira com a qualidade do aprendizado. (NOVAK e GOWIN, 1996). Como último critério de análise os exemplos, que apesar de não serem conceitos (não representados em retângulos como os conceitos), representam acontecimentos ou objetos concretos. De acordo com as características de cada critério classificatório é dada uma pontuação apresentada na tabela seguinte. Esta pontuação serve como modelo para atribuir valores aos mapas conceituais de acordo com a validade das representações e seu significado entre conceitos. Tabela 1 – Pontuação para mapas conceituais (Novak e Gowin, 199, p.53)

CRITÉRIOS CLASSIFICATÓRIOS

PONTUAÇÃO

Proposições (ligações entre dois conceitos): - cada ligação se for válida e significativa......................

1

Hierarquia: cada nível válido..........................................

5

Ligações Transversais: cada ligação se for: - válida e significativa................................... - somente válida............................................ - criativa ou peculiar..................................... Exemplos: cada exemplo válido....................................

10 2 1 1

Adaptado de Almeida, Souza e Urenda, 2004.

Nessa perspectiva de pontuação, ressaltamos que um mapa pode ter uma classificação melhor que o mapa de referência, ou seja, sua pontuação poderá ser maior que 100%. Nesse caso é pontuado o fator de criatividade de quem construiu o mapa, pois este indivíduo poderá ter uma visão totalmente diferenciada e até inusitada a qual não teve quem construiu o mapa de referência. Sabendo que a aprendizagem tem caráter pessoal e idiossincrático, é também importante considerar não só as categorias definidas nos critérios estabelecidos nas relações entre os conceitos, na validação das relações e na disposição hierárquica, mas atentar para aspectos relevantes, como a intersubjetividade nas relações aluno-escola, professor-aluno, aluno-aprendizagem.

14 A linguagem utilizada, o contexto vivenciado pelo aluno, sua participação, seu interesse pela atividade, e seu compromisso em realizá-la devem também ser considerados para fins de avaliação (muitos alunos descansam nos colegas do grupo para realizarem suas tarefas, e são bem avaliados pelo resultado do grupo). Para isso, é necessário que o professor atue como um parceiro dos alunos para juntos construírem o conhecimento. Por meio de discussões e questionamentos o professor deve incentivar o aluno a buscar respostas e criar soluções. Nessa perspectiva, é de se esperar que os mapas analisados ofereçam visões de algumas das características que freqüentemente aparecem nos alunos com diferentes níveis de conceitualização.

2.4.1. Exemplo de análise e classificação de um mapa conceitual elaborado por alunos do segundo ano do ensino médio. Essa é uma atividade que pode ser realizada nas primeiras aulas de física onde se demonstra como construir um mapa conceitual. É um “quebra-gelo”, pois objetiva tornar mais interessante e acessível o tema sobre mapas conceituais, desmistificar que o ensino da Física é difícil e muitas vezes inacessível e mostrar que estudar Física não é pensar em aprender mais um assunto difícil. Para isso, sugere-se que seja providenciado um ambiente de descontração para a aprendizagem por meio da música e da reflexão. 2.4.1.1. Descrição da atividade: a) O professor divide a turma em grupos (máximo cinco alunos) e entrega uma folha com a letra da música a ser trabalhada; b) Solicita aos alunos que atentem para a música que será apresentada (para isso já deverão estar preparados o aparelho de som e o CD) e identifiquem na letra impressa os principais conceitos; c) Depois de identificados, os conceitos deverão ser ordenados na hierarquia estabelecida pelo contexto poético da música. Para que os alunos consigam perceber essa relação poética entre os conceitos é necessário que o professor discuta com eles o significado de cada conceito ao ser cantado. Não se deve considerar apenas a hierarquia da letra impressa, mas a explicitada no contexto idealizado pelo cantor;

15 d) Deve-se estabelecer um tempo para que os alunos elaborem e finalizem o mapa conceitual da música apresentada e discutida; e) Após o término da construção, cada grupo terá a oportunidade de apresentar o mapa construído, explicando cada relação (ligação) estabelecida. Este é um momento muito importante da aula, pois cada grupo terá oportunidade de comparar sua construção com a de outro grupo, podendo perceber o quanto cada um “pensa” e relaciona conceitos de forma idiossincrática. E aí são construídos na mente do aluno novos conhecimentos e maneiras de se ver um assunto ou até diferentes formas de se ver o mundo; f) Os alunos são desafiados a “aceitar” como também verdadeira a maneira de “ver” do outro grupo, que poderá ser diferente da sua, mas não necessariamente incorreta. Promove-se aí um crescimento cultural e social.

Letra da música: “De volta pro aconchego” – Dominguinhos/Nando Cordel – Elba Ramalho Estou de volta pro meu aconchego Trazendo na mala bastante saudade Querendo um sorriso sincero, um abraço Para aliviar meu cansaço e toda essa minha vontade Que bom poder estar contigo de novo Roçando teu corpo e beijando você Pra mim tu és a estrela mais linda Seus olhos me prendem, fascinam A paz que eu gosto de ter É duro ficar sem você vez em quando Parece que falta um pedaço de mim Me alegro na hora de regressar Parece que vou mergulhar na felicidade sem fim

16 De volta pro aconchego é bo

estar contigo de novo

Nível 1

Nível 2

Roçando teu corpo

Beijando você é duro

Nível 3

ficar sem você

traz

bastante saudade

Tu és estrela mais linda

Falta um pedaço de mim

quer

um sorriso sincero

um abraço

Alivia o cansaço

Toda essa vontade

seus Olhos prendem e fascinam

Parece que

Nível 4

quer

mergulhar na felicidade sem fim

É a paz que gosto de ter

Me alegro no regressar

Figura 2. Mapa conceitual de referência sobre a canção Aconchego elaborado para aplicação na presente pesquisa.

2.4.1.2. Exemplos de mapas conceituais elaborados por alunos do 2º ano do ensino médio.

Figura 3: Mapa conceitual sobre música, elaborado por alunos do segundo ano do ensino médio.

17

Figura 4: Mapa conceitual sobre música, elaborado por alunos do segundo ano do ensino médio.

2.4.1.3. Exemplo de tabela de pontuação do mapa conceitual. Tabela 2 – Pontuação obtida após análise do mapa conceitual elaborado pelos alunos durante atividade anterior.

CRITÉRIOS CLASSIFICATÓRIOS

MR

MG1

MG2

ligação se for válida e significativa

15

20

11

Hierarquia: cada nível válido

5x5

5x4

5x3

Proposições (ligações entre dois conceitos): cada

Ligações Transversais: cada ligação se for: - válida e significativa - somente válida - criativa ou peculiar Exemplos: cada exemplo válido

0

0

0

0

0

0

TOTAL DE PONTOS OBTIDOS PELO GRUPO

40

40

26

Adaptado de Almeida, Souza e Urenda, 2004

18 3. MAPAS CONCEITUAIS NO ENSINO DE FÍSICA Os mapas elaborados a seguir NÃO SÃO propriamente mapas conceituais tal como Novak (1997) e Novak e Gowin (1996) propõe, pois muitos deles não apresentam dentro dos retângulos (ou elipses) apenas conceitos relevantes de um corpo de conteúdo, que devem ser diferenciados progressivamente e reconciliados, promovendo a sua integração. Em sua maioria apresentam idéias, parte de textos, ou encadeamento de idéias, o que os caracteriza como um misto de fluxograma e mapas conceituais. Isto se deve às condições e características da pesquisa que deu origem a este material, pela “novidade” da estratégia para os alunos e professores e porque, realmente, ao utilizar os mapas com alunos dessa faixa etária, nesse nível de ensino e contexto escolar, é impossível seguir rigorosamente a proposta original de Novak, pela complexidade em termos de estratégia e de tarefa a ser desenvolvida. Em cada Mapa de Referência (MR) está representado o conhecimento cientificamente aceito e ensinado.

3.1. Aplicações no estudo da Ondulatória

3.1.1 Exemplos de mapas conceituais elaborados a partir de textos sobre física Atividade: construção do mapa conceitual do texto de física “Os ramos da Física”. a) Divida a turma em grupos e distribua um texto para cada grupo ou indique a página do livro; b) Solicite que cada grupo leia o texto e retire do mesmo os conceitos principais, ordenando-os hierarquicamente; c) Após a ordenação dos conceitos, incentive os alunos a inserir exemplos para os conceitos relacionados; d) Depois de algum tempo cada grupo apresentará seu mapa conceitual, explicando os conceitos envolvidos em seu texto. Para dinamizar a aula e diversificar o

19 conteúdo, poderá ser dado ou escolhido alguns textos, envolvendo conceitos variados, contudo ligados ao assunto abordado até o momento; e) Os mapas devem ser recolhidos no final da aula, para serem analisados e avaliados.

Estudo da física tem

tem tem

Objetivo especulativo

Objetivo prático facilita

melhora Penetra nos mistérios da natureza

Objetivo esclarecedor

compensa

A condição da vida humana

O esforço para sobreviver

Conduz ao

O trabalho humano

Raciocínio lógico

busca Saber mais sobre nossa relação com o mundo

Desenvolvimento tecnológico visa

então Idéias e teorias se renovam continuamente

Aumentar o domínio sobre a natureza Economizar trabalho humano

daí Surgem novas teorias

Ampliar alcance das comunicações

Ex. visão do cosmos Terra era o centro

Sol como o centro

Tornar a vida humana menos perigosa e mais amena

Mal uso da ciência e da tecnologia

Pessoas mais esclarecidas

O equilíbrio e a conscientização

leva Fabricação indiscriminada de armas poderosas

Moderação no planejamento

Domínio do conhecimento em poucas nações

Educação científica

Colonização dos países mais pobres Descaso na preservação da natureza

pobre

rico

Percepção e relação de causa e efeito

Prudência nas decisões

Diferenciação de ciência e fé

Previsão de um acontecimento

excluído

Discussão de aspectos econômicos e sociais da Ciência

Figura 5: Mapa de referência elaborado sobre o texto “Estudo da Física”, livro Física, Antônio Máximo e Beatriz Alvarenga, vol único, p. 15.

20

Figura 6. Mapa conceitual de referência do texto: “Os Ramos da Física”, livro Física, Antônio Máximo e Beatriz Alvarenga, vol único, p. 15.

porque

Estudar a Física porque

É uma ciência básica

É uma ciência que estuda a natureza

Melhora a compreensão para qualquer outra ciência

leva ao

leva à

que Está presente em quase todos os momentos de nossa vida

Trata de conceitos indispensáveis

Descoberta de novos fenômenos naturais

Conhecimento dos fenômenos naturais

ex e

ex. ex. ex.

ex

força

energia eletricidade

ex calor movimento

Amplia o campo da física

envolve Cada vez mais o homem

ex Terremotos/ maremotos

ex Ciclones/ nevascas/ chuvas

matéria

Figura 7: Mapa de referência sobre texto “Porque estudar Física”, livro Física, Antônio Máximo e Beatriz Alvarenga, vol único, p. 15.

21 Fenômeno observado

Pelos intelecto

Pelos sentidos

Método empirista/ indutivista

Método intelectualista dedutivista

comprova

comprova

Por meio da observação

Pelo formalismo matemático/filosófico Não encontra dificuldade para a

Dificuldade encontrada para a Percepção de distância e intervalos de tempo muito pequenos

Percepção de distância e intervalos muito pequenos utiliza Ferramentas para percepção Ex.

Ex. Ex telescópios

Ex.

Ex.

Ex.

Relógios altamente precisos

microscópios amperímetros

lunetas velocímetros

Figura 8: Mapa de referência sobre texto “Estudo da Física”, livro Física, Antônio Máximo e Beatriz Alvarenga, vol único, p. 15.

3.1.2. Exemplos de atividades utilizando mapas conceituais elaborados a partir de experimentos.

Atividade: construção de mapa conceitual referente a experimentos de ondulatória, acústica e óptica. a) Divida a turma em grupos e prepara-se um experimento com cada grupo; b) Discuta com cada grupo o procedimento e solicite que realizem o experimento; c) Estabeleça a hierarquia envolvida desde o procedimento até os resultados e as conclusões e solicite que cada grupo elabore seu mapa conceitual;

22 d) Após a elaboração, cada grupo apresentará seu mapa conceitual, explicando seu experimento; e) Os mapas devem ser recolhidos no final da aula, para serem analisados e avaliados.

Período de oscilação do Depende

É o inverso da

Comprimento do barbante

Qt

ma io r

o

Frequência T = 1/f

Qt o

o tad en m au

d

d uí in im

Não depe nd

Aumenta o período

Diminui o período

Corpo oscila mais vagarosamente

Corpo oscila mais rápido

Menor o período

om en or

e da

Massa do corpo

Expressada em

Gramas

Maior o período

De acordo com a expressão

2π√L/µ

Figura 8: Mapa de Referência sobre experimento do pêndulo simples.

DIFRAÇÃO DA LUZ é observada por experimento numa

Sala escurecida jogue

Partículas de pó de giz num

Feixe luminoso (lanterna) que se

Difrata retilineamente

em.

Várias direções

atinge os olhos do

Observador

ex.

Luz solar difratada por partículas da atmosfera

Figura 9: Mapa de Referência sobre experimento de difração da luz.

23 FENÔMENOS EM ONDAS SONORAS podem ser de

REFRAÇÃO

DIFRAÇÃO

quando

quando

Obstáculo posicionado

Obstáculo posicionado

na frente da

Não

possui

Fenda ou orifício

Onda sonora

então

ela

Onda sonora contorna (dispersa)

Bate e retorna ex.

ex.

Eco

Alguém escuta um som, produzido atrás de um muro.

Figura 10: Mapa de Referência sobre experimento de refração e difração.

REFLEXÃO Ocorre quando a palavra

AMBULÂNCIA é e Ex.

Espelho retrovisor de um carro observa a ambulância que vem atrás

Ocorre quando a palavra

AICNÂLUBMA é

escrita posicionada

na frente do espelho plano

escrita ao contrário e posicionada

na frente do espelho forma

forma

Imagem (palavra escrita ao contrário) AMBULÂNCIA

Imagem (palavra escrita normal) AMBULÂNCIA

Figura 11: Mapa conceitual de referência sobre experimento com espelho plano.

Ex.

Espelho retrovisor de um carro observa a ambulância que vem atrás

24

Dois espelhos planos Dispostos em

Dispostos em

Dispostos em

Ângulo Reto (90º)

Ângulos Agudos (90º)

Ângulo de (0º)

formam

formam

Três imagens

formam

Cada vez mais imagens

Infinitas imagens

Figura 12: Mapa conceitual de referência sobre experimento de formação de imagens em espelhos planos.

OBJETOS se divide em

MOEDA

LÁPIS

colocada

Prato sem água forma

Imagem real porém

Não visível

quando

Objeto posicionado na frente do espelho

Prato com água forma

mais

Imagem virtual

mais

afastado

e

próximo

forma

forma

visível Imagem direita devido a

Mudança de índice de refração passa do

Ar N=1

para o

Figura 13: Mapa de referência sobre experimento de refração.

Água N=1,3

Imagem direita

25 Olho Humano possui a capacidade de se

Acomodar para

Observar objetos que estão quanto

Próximos

Distantes

quando

Objetos são aproximados gradualmente do olho de uma pessoa é verificado uma

Distância limite

Abaixo da qual a pessoa não consegue mais enxergar nitidamente

chamada de

Distância mínima de visão distinta

Pode ser medido seu valor

Figura 14: Mapa de referência sobre experimento do olho humano.

3.2. Aplicações no estudo da Óptica

3.2.1. Exemplos de mapas conceituais elaborados a partir de conceitos introdutórios. Atividade individual: construção do mapa conceitual de conceitos sugeridos sobre texto de Óptica. a) Distribua atividade elaborada (Apêndice A) para que cada aluno elabore um mapa dos conceitos sugeridos. É fundamental que os conceitos sugeridos já tenham sido objeto de explanação em aulas anteriores;

26 b) Solicite que cada aluno ordene hierarquicamente os conceitos sugeridos e elabore um mapa conceitual, relacionando os mesmos; c) Deve-se incentivar os alunos a inserir exemplos para os conceitos relacionados; d) Depois de algum tempo, sugira que alguns alunos apresentem seus mapas conceituais. Deixe que eles mesmos se prontifiquem. Caso ninguém se habilite, o professor poderá indicar alguns; e) Para dinamizar a aula e diversificar o conteúdo, poderão ser dados ou escolhidos conceitos diferenciados, contudo ligados ao assunto abordado até o momento; f) Os mapas devem ser recolhidos no final da aula, para serem analisados e avaliados.

Luz

móvel ex pessoa

ex

objeto iluminado

ex ex Lua

Incide em um

vinda de

planeta

que reflete em

Nossos olhos então os objetos

São vistos Figura 15: Mapa conceitual de referência sobre objeto iluminado.

Outros objetos

27 Objeto luminoso reflete

Luz

que incide em

Nossos olhos então os objetos

São vistos ex ex sol

estrelas

ex velas

ex lâmpada acesa

Figura 16: Mapa conceitual de referência sobre objeto luminoso.

3.2.2.Exemplos de mapas conceituais elaborados a partir de experimentos: Atividade: construção de mapa conceitual referente a experimentos de óptica. a) Divida a turma em grupos e prepara-se um experimento com cada grupo; b) Discuta com cada grupo o procedimento e solicite que realizem o experimento; c) Estabeleça a hierarquia envolvida desde o procedimento até os resultados e as conclusões e solicite que cada grupo elabore seu mapa conceitual; d) Após a elaboração, cada grupo apresentará seu mapa conceitual, explicando seu experimento; e) Os mapas devem ser recolhidos no final da aula, para serem analisados e avaliados.

28 Imagem fornecida pelo

fornecida pelo

Olho esquerdo

fornecida apenas por

Olho direito

Um olho

é uma imagem

é percebida

Em duas dimensões

combinada

Tridimensional

ou seja

fenômeno chamado

que dá a sensação

Visão binocular ou estereoscópica

Largura e altura (objeto chato)

resulta

resulta

Imagem parece sofrer brusca mudança de direção

Imagem parece sofrer brusca mudança de direção

ex. ex Colocando a mão verticalmente a 10 cm do nariz, 90º ao rosto e fechando um olho, observe de que lado está a mão (repetir com o outro olho

Fecha um dos olhos e aponte com o dedo um obj. situado do outro lado da sala. Sem mexer com a mão, feche o olho aberto e abra o fechado.

Figura 17: Mapa de referência para experimento sobre as propriedades do olho humano (imagens formadas).

29 Periscópio é composto por

Dois espelhos planos

é composto por

é utilizado em

Um tubo cilíndrico

submarinos serve para

dispostos em

com

paralelo em relação ao outro duas aberturas

Observar objetos na superfície da água

sendo em

Espelho E1 resulta

Fornece imagem inicial do objeto e funciona como um objeto para E2

Espelho E2 resulta

ex.

ex.

cada uma das extremidades

Fornece imagem final situada atrás do espelho

é uma

Imagem virtual é formada pelo

Prolongamento dos raios recebidos pelo estudante

Figura 18. Mapa de referência sobre experimento do periscópio.

Submarinos de guerra

Submarinos de pesquisa

30 3.2.3. Exemplo de mapas conceituais elaborados para exposição oral

Figura 19: Mapa de referência sobre conceitos de óptica.

31

4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALVARENGA, B. & MÁXIMO, A. Curso de Física. São Paulo: Editora Scipione, vol. II, 1997. ALMEIDA, F. C.; SOUZA, A. R. e URENDA, P. A. Mapas Conceituais: Avaliando a compreensão dos alunos sobre o experimento do efeito fotoelétrico. IV Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências, 2004. AUSUBEL, D. P., NOVAK, J. D., E HANESIAN, H. Psicologia Educacional. Rio de Janeiro: Editora Interamericana, Ltda, 1980. BUCHWEITZ, B. O uso de mapas conceituais na análise do currículo. Revista Educação e Seleção, n. 10, p. 3-16, 1984. BRASIL. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO. Parâmetros Curriculares Nacionais-PCNs. Secretaria de Educação Média e Tecnológica – Brasília: MEC; SEMTEC, p. 81 e PCN+, p.82, 2002. CAÑAS, A. J., FAGUNDES, L. da C. e DUTRA, I. M. Uma proposta de uso dos mapas conceituais para um paradigma construtivista da formação de professores a distância. Programa de Pós-Graduação em Informática na Educação-UFRGS, 2005. CONCEIÇÃO, L. e VALADARES, J. Mapas conceptuais progressivos como suporte de uma estratégia construtivista de aprendizagem de conceitos mecânicos por alunos do 9º ano de escolaridade-que resultados e que atitudes? I Encontro Ibero-americano sobre Investigação em Educação em Ciências, Burgos, Espanha, p. 16-21, Set., 2002. COSTAMAGNA, ALICIA M. Mapas conceptuales como expesión de procesos de interrelación para evaluar la evolución del conocimiento de alumos universitários. Revista Enseñanza de Las Ciencias, n. 19 (2), p. 309 – 318, 2001. GANGOSO, Z. O fracasso nos cursos de Física, o mapa conceitual, uma alternativa para análise. Caderno Catarinense de Ensino de Física (atual Revista Brasileira de Ensino de Física), vol. 14, n. 1, p. 17-36, abr.,1997. GILBERT, J.K., OSBORNE, R. J e FENSHAM, P. J. Children’s science and its consequences form teaching. Science Education, n. 66 (4), p. 623-633, 1982. GOBARA, H. T.e MOREIRA, M. A. Mapas conceituais no ensino de física. Revista Ciência e Cultura, n. 38 (6), Jun., 1986. GUERRA, W. A. Mapas conceituais como instrumentos para investigar a estrutura cognitiva em Física. Dissertação de Mestrado. Porto Alegre, 1983. HARRES, J.B.S. Um teste para detectar concepções alternativas sobre tópicos introdutórios de Ótica Geométrica. Caderno Catarinense de Ensino de Física (atual Revista Brasileira de Ensino de Física), v. 10, n.3, p. 220 – 234, dez., 1993.

32 MOREIRA, M. A. E MANSINI, E. F. S. Aprendizagem significativa: a teoria de aprendizagem de David Ausubel. São Paulo. Editora Moraes, 1982. MOREIRA, M. A. Uma abordagem cognitivista no ensino da Física. Porto Alegre: Editora de Universidade, 1983. MOREIRA, M. A. Aprendizagem Significativa: um Conceito Subjacente. Encuentro Internacional sobre el Aprendizaje Significativo. Conferência feita no Encontro Internacional sobre Aprendizagem Significativa, Burgos, Espanha, 15 a 19 de setembro. Actas. Servicio de Publicaciones de la Universidad de Burgos, p. 17 – 43, 1997. MOREIRA, M. A. A teoria da aprendizagem significativa de Ausubel. Monografias do Grupo de Ensino-Série Enfoques Teóricos, n. 10. Porto Alegre, 1985. MOREIRA, M.A. e BUCHWEITZ, B. Mapas Conceituais, Instrumentos Didáticos, de Avaliação e de Análise de Currículo. Editora Moraes, 1987. MOREIRA, M.A. e BUCHWEITZ, B. Novas estratégias de ensino e aprendizagem: os mapas conceituais e o Vê epistemológico. Lisboa, Plátano. Edições Técnicas, 1993. MOREIRA, M.A. Mapas conceituais como instrumentos para promover a diferenciação conceitual progressiva e a reconciliação integrativa. Revista Ciência e Cultura, n. 32(4), Abr, 1980. NOVAK, J. D. Metalearning ando Metaknowledge Strategies to Help Students Learn How to Learn”. In Leo Wst and Leon Pines (eds) Cognitive Structure and Conceptual Change. San Diego, CA: academic Press, 1985. NOVAK, J. D. e GOWIN, D. B. Aprender a aprender. Lisboa: Plátano. Edições Técnicas, 1996. NOVAK, J. D. Retorno a Clarificar con Mapas Conceptuales. Encuentro Internacional sobre el Aprendizaje Significativo. Actas. Universidad de Burgos, p. 67 – 68, 1997.

33

5. APÊNDICES APÊNDICE A

1. Teste para verificação das concepções prévias sobre Ondulatória.

TESTE Instruções: 1. Este teste consta de 10 questões, confira se ele está completo. 2. Em cada uma das questões escolha uma e apenas uma das alternativas apresentadas. 3. Depois de ter certeza da alternativa escolhida, marque a sua resposta na grade de respostas que aparece na última página deste teste. QUESTÕES: 1. Uma aluna, Joana, e seu professor discutem o que se segue: “Prof.: Se você tirar uma corda de sua posição de equilíbrio e abandona-la, conforme desenho abaixo, o que acontecerá com ela? Joana: Ah! É claro que ela ficará oscilando em torno dessa posição (indo de A a A´e retornando sucessivamente). Prof.: Sim é verdade! Por isso eu posso afirmar que a amplitude de oscilação da corda é:

A

A`

a) a distância entre a posição A e a posição A`; b) a distância entre a posição de equilíbrio (O) e a posição que ele alcança ao oscilar A ou A´; c) a distância percorrida de A ou A´, depois retornando à posição de equilíbrio (O). 2. As figuras abaixo representam um pêndulo simples, de comprimento L, oscilando entre B e B´. Qual das alternativas abaixo melhor representa um ciclo: O

L

L

B

B´ (a)

L

B

B´

(b)

B

B´

(c)

34 3. Ainda em relação à questão anterior, suponha que a bola pendurada (pêndulo simples) gaste 2 s para efetuar um ciclo (ou uma vibração completa). Dessa forma, podemos afirmar que o período desse movimento é de 2s e que sua freqüência é de 0,5 ciclos/s (hertz). Caso o comprimento L seja aumentado, qual das três alternativas abaixo representa corretamente a relação período e freqüência: a) o período e a freqüência também aumentarão. b) a freqüência aumentará e o período diminuirá c) o período aumentará e a freqüência diminuirá 4.Observando a figura abaixo e, sabendo que o período de um pêndulo depende de seu comprimento, pode-se concluir que:

25 cm 100 A

A’

A A` a) O pêndulo de comprimento maior levará menos tempo para ir de A até A´. b) O pêndulo de comprimento maior levará mais tempo para ir de A até A´. c) O pêndulo de comprimento menor gastará o mesmo tempo, que o pêndulo de comprimento maior, para ir de A até A´. 5. Todos nós temos o conhecimento da tragédia chamada “tsunami”- onda gigantesca que caminha com uma velocidade muito grande e devasta tudo que encontra pelo caminho. Um pescador está navegando a 2km da praia quando um tsunami passa por ele. O que acontecerá com este pequeno barco? a) a onda gigantesca carregará o pequeno barco por 2 quilômetros até se chocar com a praia. b) O barco do pescador não sentirá a onda passar, pois ela caminha por baixo dele. c) O barco sofrerá a ação da onda, ao passar por ele, podendo vir a naufragar em alto mar. 6. Em relação à questão anterior, pode-se afirmar que o tsunami atingirá a praia em 60 s (1 min), pois sua velocidade de propagação é de 120 km/h. Esse cálculo também pode feito se conhecermos: a) o comprimento de onda, o período e a velocidade da onda. b) o comprimento de onda, a distância e a velocidade da onda. c) a velocidade da onda, o período e a freqüência. 7. Durante uma tempestade, uma pessoa se assusta muito com um relâmpago. Esse susto pode ser explicado da seguinte maneira.: a) Ela escutou primeiro o barulho do trovão e saiu correndo com medo da descarga elétrica do relâmpago. b) Ela viu o brilho do relâmpago juntamente com o barulho do trovão e saiu correndo para não ser atingido pela descarga elétrica do relâmpago.

35 c) Ela viu o brilho do relâmpago produzido pela descarga elétrica e saiu correndo, pois sabia que em seguida ouviria o barulho do trovão. 8. Uma pessoa, após um desabamento, ficou presa dentro de uma caverna onde a muito tempo atrás funcionava uma mina. Sabendo que o som se propaga por meio de ondas sonoras e que a velocidade dessa propagação depende do meio em que se encontra, seria muito bom se por trás do monte de pedras que se formou com o desabamento, existisse: a) uma parede de madeira, pois o som se propaga mais rapidamente em sólidos menos rígidos do que em sólidos muito rígidos, como o ferro. b) uma galeria (que faria o papel de uma parede de ar), pois o som se propaga mais rapidamente no do que nos líquidos (no caso de haver uma cachoeira). c) uma parede de ferro, pois o som se propaga mais rapidamente em sólido muito rígidos do que em líquidos. 9. Na Escola de Música de Brasília, Sara estuda canto com seu irmão João. Um dia ela resolveu perguntar a sua professora de física por que sua voz era “fina” (aguda) e a voz de seu irmão era “grossa” (grave). Sua professora explicou que a altura do som (voz) está relacionada com a freqüência da onda sonora, logo: a) o som grave é emitido por uma fonte sonora que vibra com baixa freqüência, característica normalmente apresentada pelas cordas vocais masculinas. b) o som agudo é emitido por uma fonte sonora que vibra com baixa freqüência, característica das cordas vocais femininas. c) a maneira pela qual a pessoa posiciona a boca (muito aberta ou fechada) é responsável pela freqüência alta ou baixa. 10. O delegado da 15ª Delegacia de Brasília pretende interrogar um homem acusado de um crime. Para isso, o delegado resolve utilizar o “detector de mentiras” adquirido recentemente para sua delegacia. Não entendendo bem o funcionamento da máquina, pediu ajuda a um professor de Física que mora próximo a sua casa, o qual o explicou o seguinte: a) o detector de mentiras, na verdade, trabalha em função da freqüência da onda sonora. Se a pessoa falar a verdade a freqüência da onda sonora será baixa, mas quando ela mentir o detector acusará uma freqüência muito alta. b) pesquisas mostram que o timbre de voz de uma pessoa é alterado por suas condições emocionais, então quando o acusado mentir, ficará nervoso e o detector registrará um timbre de voz diferente. c) o que os cientistas perceberam é que uma onda sonora transporta energia, ao se propagar. E quanto maior for a quantidade de energia, maior será a intensidade do som propagado. É por isso que quando o acusado mente ele aumenta a intensidade do som e o “detector percebe”. 11.Um motorista apressado, passa pela avenida L2-Sul a uma velocidade de 95 Km/h. Não observa que a velocidade máxima permitida para a via é de 80 km/h. Durante o trajeto, não vê a placa de velocidade limite e passa ao lado de um aparelho especial do DETRAN (radar), que capta sua velocidade irregular e imediatamente fotografa seu carro. É evidente que após

36 alguns dias, chegará uma notificação a esse motorista. Isso só é possível devido ao funcionamento do aparelho do DETRAN (radar). Marque a opção que explica o funcionamento do radar, baseado no efeito Doppler.

(a)

(b)

(c)

37 APÊNDICE B

PROGRAMA DE ANÁLISE DO TESTE DAS CONCEPÇÕS ALTERNATIVAS OBJETIVO GERAL: teste de lápis e papel, com escolha múltipla, com objetivo de detectar se o aluno tem concepções cientificamente corretas em tópicos de ondulatória. Entender que as vibrações dos corpos materiais são movimentos que freqüentemente encontramos na natureza. Essas vibrações que produzem os movimentos ondulatórios de diversos tipos, formando ondas percebidas ao se propagarem no ar, na água, em uma mola, etc. Essas ondas apresentam um conjunto de características e propriedades comuns. ESTRUTURA DO TESTE: o teste consta de 11 itens de escolha múltipla e será aplicado às turmas 2C e 2D da referida escola. Ambas já tinham estudado todo o conteúdo exposto acima sobre ondulatória. COMENTÁRIOS: QUESTÃO 1: o aluno deverá saber o conceito de amplitude como distância entre a posição de equilíbrio (O) e a posição que ele alcança ao oscilar (A ou A’). Alternativa b QUESTÃO 2: o aluno deverá diferenciar ciclo de amplitude. Ciclo é o movimento de uma oscilação ou de uma vibração completa, ou seja, vai de B até B` e retorna à B. Alternativa c QUESTÃO 3: o aluno deverá entender que Período (T) é o tempo que um corpo gasta para efetuar o movimento oscilatório B a B`e retornar a B, ou seja, efetuar um ciclo completo (sair da posição inicial, isto é, até o extremo contrário e retornar à posição inicial) e a Freqüência (f) é o inverso do Período (T). E que T depende do comprimento (L). Quanto maior L, maior T e menor f). Alternativa c QUESTÃO 4: o aluno deverá entender que se o T depende do L, quanto maior L, maior T, ou seja, maior tempo para executar uma oscilação completa (ciclo: A até A`- ida e volta) Alternativa b QUESTÃO 5: entender que uma onda ao se propagar não transporta a matéria e sim faz com que o corpo fique oscilando em torno de sua posição inicial, sem sofrer translação horizontal, ou seja, transporta energia de um ponto para outro do meio. Alternativa c QUESTÃO 6: saber que conhecendo o comprimento de onda (λ -distância que a onda percorre durante 1 período T -1s) e sua velocidade, pode-se prever quanto tempo ela levará para atingir a praia.

38 Alternativa a QUESTÃO 7: entender que a luz tem velocidade maior que o som, por isso primeiro será visto a luz do relâmpago (descarga elétrica) e depois se ouvirá o barulho do trovão. Alternativa c QUESTÃO 8: saber que o som se propaga com maior velocidade em sólidos muito rígidos, como o ferro. Alternativa a QUESTÃO 9: entender que o som grave é emitido por uma fonte que vibra com baixa freqüência e que o som agudo, com alta f. as cordas vocais femininas geralmente vibram numa f maior que as masculinas. Alternativa a QUESTÃO 10: entender e diferenciar timbre (característica de cada pessoa ou instrumentocada pessoa tem um timbre de voz) de freqüência (quantidade de vibrações por unidade de tempo, resultado da vibração de todo o conjunto-instrumento, corda, madeira, coluna de ar, etc). Pesquisas demonstram que o timbre se relaciona com o estado emocional da pessoa. Alternativa b QUESTÃO 11: entender que o carro em movimento emite ondas com uma f maior (diferente da f do aparelho de radar que está parado). O radar também emite ondas, que ao se encontrarem com as ondas emitidas pelo carro em movimento indicará automaticamente a velocidade do carro. Alternativa b

39 APÊNDICE C

2. Teste para verificação das concepções prévias sobre Óptica

TESTE Instruções: 1. Este teste consta de 10 questões, confira se ele está completo. 2. Em cada uma das questões escolha uma e apenas uma das alternativas apresentadas. 3. Depois de ter certeza da alternativa escolhida, marque a sua resposta na grade de respostas que aparece na última página deste teste. QUESTÕES: 1. Elisa e seu professor discutem o que se segue: “Prof.: Explique como você vê o livro. Joana: Sinais nervosos vão desde meus olhos até meu cérebro. Prof.: Sim, isto acontece entre os olhos e seu cérebro. Mas existe uma certa distância entre o livro e seus olhos. O que acontece entre eles?

Com qual das alternativas seguintes você responderia à pergunta do professor? a) Raios vão dos meus olhos até o livro de modo que assim posso vê-lo. b) Não acontece nada, o livro está iluminado e isto basta para que eu possa vê-lo. c) A luz d ambiente refletida no livro chega até meus olhos. d) Os olhos emitem raios que retornam ao cérebro trazendo a informação da imagem. 2. As figuras abaixo representam uma fonte de luz S (Sol), um objeto A (árvore) e um observador O (menino). Qual das alternativas abaixo melhor representa o modo pelo qual podemos enxergar um objeto?

40 3. Em uma noite escura e sem nevoeiro um carro está parado em uma estrada reta e plana. O caro está com seus faróis ligados. Um pedestre, também parado na estrada, é capaz de ver os faróis. A figura da página seguinte ilustra esta situação e está subdividida em quatro seções. Até onde a luz dos faróis do carro alcança? a) No máximo até a seção I. b) No máximo até a seção II. c) No máximo até a seção III. d) Até a seção IV e ainda vai mais além.

4. Suponha a mesma situação descrita na questão anterior, só que em vez de carro tivéssemos ali uma pequena vela acesa. Até onde a luza da vela alcançaria? a) No máximo até a seção I. b) No máximo até a seção II. c) No máximo até a seção III. d) Até a seção IV e ainda vai mais além. As questões 5 e 6 referem-se à figura abaixo. Ela mostra um muro colocado entre uma pequena lâmpada e uma sala com três janelas na parede da esquerda.

Qual (is) da (s) janela (s) é (são) iluminada (s) pela lâmpada? a) A

b) B

c) A e B

d) A, B e C

6) Se você estiver dentro da sala, através de qual (ais) das janelas você poderá ver a lâmpada? a) A, B e C

b) A e B

c) B

d) A

7) a figura abaixo mostra uma pequena lâmpada colocada em frente a uma caixa que possui uma abertura no seu lado esquerdo. Que região (ões) da parte inferior direita da caixa é (são) iluminada (s) pela lâmpada?

41 a) b) c) d) e)

Somente A Somente B. Somente a e B. A, B e C. Nenhuma delas.

8) A figura abaixo mostra uma pequena lâmpada colocada frente a uma janela de uma sala que contém três quadros (1, 2 e 3) na parede oposta à janela. Qual (ais) quadro (s) é (são) iluminado (s) pela lâmpada?

a) 1, 2 e 3

b) 1 e 2

c) 2 e 3

d) Apenas o 2

9) Duas pequenas fontes, F1 e F2, estão situadas em frente a um objeto opaco AB, como mostra a figura abaixo. Considerando os pontos assinalados na parede, qual (ais) deles está (ão) recebendo luz das duas fontes?

a) b) c) d) e)

Todos Apenas P3 P2, P3 e P4 P2 e P4 P1 e P5

10) João já estava no estacionamento do prédio onde trabalha quando se deu conta que as chaves ficaram em seu escritório. Ao retornar à sala, consegue ver que as chaves estão sobre sua mesa, por que: a) As chaves são consideradas objetos luminosos, logo podem ser vistas quando a luz que elas emitem atinge os olhos de João. b) As chaves são consideradas objetos iluminados, logo podem ser vistas quando refletem a luz de um objeto luminoso. c) As chaves foram vistas porque os olhos de João emitiram partículas que as tornaram visíveis. d) As chaves foram vistas porque são brancas, então emitem luz própria.

OBS: O PROGRAMA DE ANÁLISE PARA O PRESENTE TESTE PODERÁ SEGUIR O EXEMPLO DO UTILIZADO PARA ANÁLISE DO TESTE SOBRE ONDULATÓRIA.

O professor diante do espelho: constituição de um instrumento para pesquisa e formação continuada de professores de ciências Emerson Gomes Cardoso e Ricardo Gauche

volume 1 , 2006

10

APÊNDICE A – TEXTO DE APOIO

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA Decanato de Pesquisa e Pós-Graduação Instituto de Física Instituto de Química PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE CIÊNCIAS MESTRADO PROFISSIONALIZANTE EM ENSINO DE CIÊNCIAS

O PROFESSOR DIANTE DO ESPELHO: CONSTITUIÇÃO DE UM INSTRUMENTO PARA PESQUISA E FORMAÇÃO CONTINUADA DE PROFESSORES DE CIÊNCIAS

CONSTITUIÇÃO DE GRUPOS COLABORATIVOS NA ESCOLA: PROPOSTA DE UM PROCESSO PARA A FORMAÇÃO CONTINUADA DE PROFESSORES [Texto Didático Produzido como Resultado da Dissertação de Mestrado]

Emerson Gomes Cardoso

Brasília – DF

Dezembro 2006

141

SUMÁRIO

APRESENTAÇÃO INSTITUCIONALIZAÇÃO DA FORMAÇÃO CONTINUADA NA ESCOLA O PROFESSOR COMO O CENTRO PARCERIA UNIVERSIDADE-ESCOLA FORMAÇÃO DE GRUPOS DE TRABALHO: PROJETO-PILOTO ESTRANHOS NO NINHO! RECONSTRUINDO O NINHO IMPLANTAÇÃO DO PROJETO-PILOTO NA ESCOLA CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

APRESENTAÇÃO

A ênfase dada, aos conteúdos disciplinares, aos métodos e técnicas de ensino, por programas de formação inicial e continuada de professores, prima pela constituição do profissional em detrimento da pessoa que dele emerge. Cria-se um modelo de profissional competente, para agir em uma realidade altamente heterogênea e para atender as mais diversas situações de ensino. As formas prescritivas em que são (e estão) submetidos os professores, geralmente, causam frustrações, devido à inadequação de padrões de ensino para atender a diversidade do contexto da sala de aula. A literatura especializada no assunto indica um abandono de métodos e técnicas “ensinadas” pela universidade, por saberes formados desde o início da escolarização, e que definem o seu modo de ser e estar professor (MALDANER, 1997). A prática docente, desenvolvida no interior das salas de aula, torna-se propriedade privada do professor, que receia torná-la pública, pelo medo das críticas de seus pares e superiores hierárquicos. Essa “clandestinidade” em que vivem os professores condiciona-os a resistirem em se expor em ambientes coletivos. Ao invés disso, isolam-se e silenciam-se como estratégia para garantir a “não-invasão de seus (não)saberes” (LIMA, 2005). Esse texto de apoio insere-se no contexto do Mestrado Profissionalizante do Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências da Universidade de Brasília (UnB). No presente trabalho, enfoca-se, a defesa da pesquisa colaborativa, a inserção dos professores no centro de programas de formação continuada, como autores e protagonistas dos mesmos, em oposição às formas prescritivas e

143

doutrinárias dos modos de ser e estar na profissão. É, portanto, resultado de uma pesquisa colaborativa realizada em parceria com um grupo de professores voluntários de uma escola particular do Distrito Federal e, com apoio da Direção da mesma. Nesse texto, você vai conhecer a história vivenciada por um grupo formado por professores, coordenadores e gestores da escola, por nós e nosso orientador, que ousaram inverter a lógica de programas convencionais de formação continuada, para se constituírem autores de si mesmos. São professores propondo o que vivenciaram. O objetivo do texto é relatar uma experiência que se constitui formadora de novos modos de ser e estar professor, para um grupo específico de professores. Portanto, não deverá ser usado como manual a ser seguido por outros grupos. Ao contrário, o recomendamos como material de incentivo e apoio para constituição de novos grupos colaborativos.

INSTITUCIONALIZAÇÃO DA FORMAÇÃO CONTINUADA DA ESCOLA

Recentemente, em 2005, o Governo Federal instituiu a Rede Nacional de Formação Continuada de Professores de Educação Básica (BRASIL, 2005). Nela, pretende-se estreitar a relação entre sistemas de ensino públicos de Educação Básica com as Universidades. A intenção do Governo é articular a formação continuada à pesquisa e à produção acadêmica desenvolvida nas Universidades. A Rede, formada pelo MEC, Sistemas de Ensino e os Centros de Pesquisa e Desenvolvimento da Educação (ligados às Universidades), prevê o desenvolvimento e ofertas de programas de formação continuada, para implementação de novas tecnologias de ensino e gestão nas unidades escolares e sistemas públicos de ensino (BRASIL, 2005). Os termos usados por professores para se referirem à formação continuada, como capacitação, formação contínua, educação continuada, desenvolvimento profissional, aperfeiçoamento, treinamento e reciclagem, embora considerados por eles, sinônimos, não se tratam de uma questão de semântica. O termo usado pelo professor, na verdade, revela sua postura e concepção em relação à formação continuada. Por exemplo, em relação ao termo treinamento, a formação continuada pode estar sendo pensada como “um processo mecânico que meramente modela comportamentos” (ALTENFELDER, 2005). Considerando o aparente esvaziamento de sentido da formação continuada, a preocupação do Governo, por meio da Secretaria de Educação Básica (SEB), é priorizar a construção de uma nova cultura de formação continuada, para que esta

145

não seja reduzida a um evento, ao contrário, que seja um processo contínuo e permanente.

A formação do educador deve ser permanente e não apenas pontual; formação continuada não é correção de um curso porventura precário, mas necessária reflexão permanente do professor; a formação deve articular a prática docente com a formação inicial e a produção acadêmica desenvolvidas na Universidade; a formação deve ser realizada também no cotidiano da escola em horários específicos para isso, e contar pontos na carreira dos professores. (BRASIL, 2005, p. 5).

Para viabilizar a implementação de programas de formação continuada, o Governo (BRASIL, 2005, p. 31) estabeleceu algumas condições primordiais, como a gratuidade da participação dos professores nos programas, além de:

• Existência de ambiente propício e de momentos de reflexão coletiva entre pares e construção do conhecimento a partir da articulação entre teoria e prática. • Garantia de acompanhamento, suporte e retorno sobre resultados das atividades de formação. • Vinculação do plano de formação com o projeto político pedagógico da escola. • Vinculação do programa de formação com os planos de carreira. • Condições de infra-estrutura. • Constituição e implicação de quadros locais para as atividades de formação. • Previsão de carga horária para formação. • Envolvimento dos dirigentes institucionais locais: secretários de educação e diretores de escola. • Regularidade das atividades de formação. • Medidas estimuladoras da formação que incidam sobre carreira e salário.

Apesar da importância da institucionalização da formação continuada, mesmo que se priorize as escolas, como lugar privilegiado para que ela ocorra, outro fator de igual relevância para a criação de uma nova cultura é a inserção do professor nesses ambientes. Não basta à instituição promover programas de formação continuada, é preciso o professor querer, desejá-lo, (res)significá-lo como parte da

146

natureza da sua atividade profissional. “A formação continuada não pode se efetivar se não estiver conectada com os sonhos, a vida e o trabalho do professor” (ALTENFELDER, 2005).

1. – O professor como o centro

Historicamente, os programas de formação profissional têm priorizado a aquisição de um conjunto de métodos, técnicas e conteúdos disciplinares, por parte do professor. Por meio da racionalização do ensino, tem-se procurado controlar fatores aleatórios e imprevisíveis da dinâmica da sala de aula, e que pouco contribuíram para melhorar a qualidade do ensino (NÓVOA, 1995). Pesquisas em ensino têm primado por investigar o ensino e o currículo, mas poucos estudos têm enfocado a pessoa do professor. A ênfase exagerada em “competências técnicas e profissionais” vem causando, a um bom tempo, uma crise na identidade dos professores, no que se observa a nítida separação entre o “eu pessoal” do “eu profissional” (p.15). O profissional, nesse caso, passa a ser visto como objeto, por pesquisadores – alguém despojado de história e de sentimentos. Há mais ou menos duas décadas, alguns pesquisadores filiaram-se a uma nova linha de pesquisa, definida na literatura como “pensamento do professor” (GAUCHE, 2001). A produção de pesquisa em ensino, e mais especificamente, sobre o professor, vem avolumando o acervo dessas comunidades científicas, mas ainda pouco acessíveis aos professores, que se encontram nas escolas de Educação

147

Básica. A lógica da pesquisa sobre (MIZUKAMI, 2003), em linhas gerais, pressupõe abordar um problema no contexto que se propõe estudar, selecionar métodos e instrumentos de coleta de dados – a partir de referenciais teórico-metodológicos, tratar os dados coletados quantitativamente ou qualitativamente – conforme a filiação do pesquisador, e comunicar os resultados à comunidade científica – para validação dos mesmos. Todo esse processo científico, precisamente arquitetado para se estudar um dado fenômeno educativo, é elaborado e conduzido exclusivamente por especialistas, na pesquisa sobre. Seja o profissional ou a pessoa do professor, os mesmos são considerados objetos, na pesquisa sobre. No caso da pesquisa sobre, os resultados das pesquisas são transpostos para os professores como propostas inovadoras para o ensino e para o currículo. Os professores são tidos como consumidores, enquanto que os especialistas, produtores, das propostas inovadoras (FREITAS & VILLANI, 2002). Essa relação também é observada na formação continuada, em que especialistas elaboram as propostas, para serem destinadas aos professores. Essa lógica engessa a relação entre o ensino e a pesquisa, em um sentido dicotômico. Os destinatários, aqueles que deveriam ser os mais interessados, geralmente, não são convidados a participar, e mesmo que recebam o convite, a relação descompassada entre professor/especialista coloca alguns impedimentos para a participação do professor no contexto da elaboração de propostas inovadoras (FREITAS & VILLANI, 2002). A preocupação com o baixo nível de aprendizagem na docência, em programas de formação continuada convencionais, motivou alguns pesquisadores a inverterem a lógica da pesquisa sobre. Considerar o professor como o centro, no processo de pesquisa e na formação continuada, foi uma saída coerente. Ao invés

148

de desenvolverem pesquisas sobre os professores, alguns especialistas passaram a desenvolvê-las com eles. Baseados em critérios de colaboração, os professores passaram de objetos a sujeitos, autores e protagonistas no e do processo de pesquisa. Naturalmente, resultados de pesquisas, nessa lógica, não figurariam panacéias e tábuas de salvação para o ensino. Mesmo sendo desenvolvidas no contexto real da sala de aula, com a participação direta dos professores, a dinâmica da sala de aula resguarda fatores aleatórios e imprevisíveis. Esse fato considera, sempre, uma reconstrução crítica de propostas inovadoras no contexto atual. Além do mais, desenvolver pesquisas com professores, não tem com fim exclusivo a elaboração de propostas de ensino ou de currículo, como freqüentemente é utilizada a pesquisaação convencional. Sobretudo, enfoca-se o processo de produção de conhecimento sobre a docência na escola e na universidade, como meio de melhorar a qualidade do ensino. Nesse caso, a pesquisa com os professores resguarda em si uma proposta de formação continuada capaz de colocar os professores no centro do processo e não marginalizados, como acontece, freqüentemente, na outra lógica.

2. – Parceria universidade-escola

A lógica da pesquisa sobre, como comentada acima, interpôs entre professores e especialista, um clima se insatisfação dos dois lados. Para os primeiros, as pesquisas dos especialistas não satisfazem suas necessidades imediatas de encontrar soluções para os problemas que vivenciam cotidianamente

149

na sala de aula. Os segundos, por sua vez, reclamam dos professores, pela falta de compromisso com o ensino, e por desvirtuarem suas propostas (FREITAS & VILLANI, 2002). A saída encontrada para esse impasse foi a da perspectiva da pesquisa com, também nomeada como “pesquisa colaborativa” (MIZUKAMI, 2003). Em linhas gerais, o que se pretende nessa lógica é tornar os professores produtores de seus projetos. Mesmo considerando que aqueles projetos produzidos por especialistas ofereçam maior riqueza em conteúdo, as produções dos professores, realizadas por meio da pesquisa colaborativa, contribuem mais para mudanças efetivas na sala de aula. Ao longo do processo de pesquisa, os professores vão mudando suas concepções enquanto mudam as práticas na sala de aula. Conseqüentemente, mudam seus interesses e perspectivas pela a formação continuada (FREITAS & VILLANI, 2002). O interesse de especialistas em localizar seu campo de estudo no sistema público de ensino está naturalmente condicionado, entre outros fatores, pela abertura de acesso direto à sala de aula, sem burocracia. No caso do sistema privado, a relação é mais delicada. Pode envolver questões de natureza econômica, sobretudo, quando se trata de consultoria e ministração de cursos na escola. No sistema de ensino privado a viabilidade da institucionalização da formação continuada encontra maior dificuldade. Além de ser autofinanciada, a formação continuada nesse contexto encontra, também, dificuldade de acesso aos especialistas das Universidades, disponíveis, primeiramente, para atender ao sistema público de ensino. Uma vez que a Rede Nacional de Formação Continuada de Professores de Educação Básica não contempla as escolas particulares, diretamente. Entretanto, de acordo com o disposto no Artigo 63, Inciso III, da

150

LDB/1996, a manutenção de programas de formação continuada por Instituições de Ensino Superior não está limitada ao sistema público de ensino. De acordo com Artigo 67, Inciso II, da LDB/1996, a institucionalização da formação continuada no sistema de ensino privado, não é uma exigência legal. Cabem às escolas, de acordo com seus interesses, instituí-la, ou não, em suas instalações. Contudo, torna-se cada vez mais difícil encontrar professores que atendam às demandas requeridas pela escola.

As demandas referentes à escola são cada vez mais crescentes. Hoje, requer-se do professor uma maior capacidade de atuar numa realidade altamente heterogênea e de desenvolver as mais diversas situações de ensino; de atender os diferentes ritmos, interesses e formas de aprender; de promover a auto-estima, o respeito mútuo e as regras de convivência; de dar significado científico, social e cultural para aquilo que é ensinado (LIMA, 2005, p. 19).

Antecipando-se a essa demanda, o Colégio Presidente74 é uma das poucas instituições de ensino privado no país que investe na qualificação profissional de seus professores75. Sua proposta de formação continuada tem como pressuposto básico a formação do profissional com o perfil desejado pela Instituição. No entendimento do Diretor-Geral, isso implicava reservar tempo e espaço nas instalações da escola, com carga horária remunerada prevista, além das atividades docentes de sala de aula. Para a Coordenadora Pedagógica Geral, ao professor caberia participar dos trabalhos com uma postura investigativa e refletir sobre a sua prática de tal forma a tomar decisões coerentes com as intenções educacionais da Instituição. A participação dos professores nas chamadas “reuniões de formação” é obrigatória. ______________ Nome fictício para resguardar a verdadeira identidade da escola. Foi parceiro no desenvolvimento da pesquisa que resultou esse trabalho.

74

151

O Colégio Presidente investe, ainda, no custeio de cursos externos para seus gestores e, no período de 2000 a 2004, investiu no apoio logístico da Escola da Vila76 ao projeto. Essa parceria levou o Colégio a tornar-se pólo de referência e núcleo de capacitação profissional daquela instituição, a partir de 2004. Em 2004, a partir do projeto de pesquisa que originou este trabalho, firmamos uma parceria entre o Colégio e o Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciência da Universidade de Brasília (UnB), baseados nos princípios da pesquisa colaborativa, para reestruturação da proposta de formação continuada do Colégio (sem ônus para ambas as partes). No próximo capítulo, você vai conhecer a história dessa parceria, que resultou em mudanças na pessoa do professor que mudou a profissão do professor, a partir de uma nova identidade. Nos termos de Goodson (1995), “passaram do professorcomo-profissional ao professor-como-pessoa” (p. 73).

______________ Desde 1991, desenvolve atividades voltadas para formação continuada de professores das séries iniciais do Ensino Fundamental. A partir de 2000, expandiu as atividades de formação para a segunda fase do Ensino Fundamental e para o Ensino Médio. 76 Esta escola, localizada na cidade de São Paulo-SP, é referência nacional pelo pioneirismo na formação continuada de seus docentes (http://www.vila.org.br). 75

FORMAÇÃO DE GRUPOS DE TRABALHO: PROJETO-PILOTO

Inicialmente, a Direção do Colégio reuniu todos os seus professores, coordenadores e diretores, para assistirem à apresentação de nossa proposta, que tinha como objetivo o desenvolvimento, em colaboração, de um instrumento de reflexão da prática docente e da formação profissional continuada. A proposta, na verdade, foi mais um convite do que a proposição de um plano de ação ou de um projeto de pesquisa. Com o consentimento de todos os presentes, solicitamos a reunião dos professores (aproximadamente 60, entre professores, coordenadores e diretores) em grupos de até 10 integrantes, com um representante eleito internamente. A Equipe de Direção resolveu constituir um grupo à parte. Distribuímos aos grupos, uma atividade para levantamento de suas concepções espontâneas sobre alguns conceitos relevantes para o início do trabalho. A seguir a transcrição da atividade inicial proposta:

1) Apresentar, por escrito e oralmente, como o grupo concebe: a) Educação; b) Processo ensino-aprendizagem; e, nesse âmbito, i) O papel do aluno; ii) O papel do conteúdo; iii) O papel do professor, 2) Com base nessas concepções, qual o papel da formação do professor? 3) A título de exercício, solicita-se que o grupo elabore um fluxograma em que sejam representados, em círculos, os componentes da formação e da atuação do professor e, nas ligações entre os círculos, as relações que se estabelecem entre cada componente (ex: "o que requer", "o que possibilita", "o que resulta em" etc.)

153

Nos grupos, os professores debateram suas concepções, individuais e espontâneas, para juntos, tentarem elaborar respostas às questões descritas na atividade inicial. As respostas deveriam representar o ponto de vista do grupo. Ao final, todos os representantes dos grupos foram convidados a apresentar as respostas e o fluxograma de seu grupo, a todos. Foram disponibilizados, pela Direção, materiais para que os representantes colocassem os fluxogramas em transparências. Durante a apresentação dos representantes houve comentários de professores, inclusive de outros grupos, sobre as concepções que estavam sendo expostas. O professor representante da UnB, nosso orientador, intermediou a discussão. Nesse momento, um clima de debate permeou a reunião, extrapolando-se o tempo de encerramento. Diversos pontos de vista, inclusive contraditórios, acalorou a discussão. Foi aí que nosso orientador sugeriu encerrar a reunião, e que as respostas dos grupos fossem disponibilizadas a nós, para tentar elaborar um texto que reunissem as concepções dos professores compiladas dessa atividade. Na reunião seguinte, o texto resultante das concepções dos professores foi apresentado a todos, com auxílio de um equipamento retroprojetor. A leitura coletiva foi intermediada pela negociação, entre todos, daquilo deveria ser acrescentado ou retirado do texto. O resultado final foi um texto colaborativo que caracterizou as concepções gerais dos professores do Colégio Presidente. Ao final, sugerimos a elaboração de um fluxograma representativo do texto colaborativo. Dos professores veio a idéia de alguns voluntários encarregarem-se da tarefa, juntamente conosco. Durante a negociação do trecho do texto relacionado à concepção de formação continuada, a discussão ficou mais acalorada ainda. De modo sutil, os professores protestaram sobre a forma como estava sendo conduzido o trabalho de

154

formação continuada na escola. Um fragmento da resposta de um grupo foi reelaborado na discussão e colocado no final do texto colaborativo.

Uma questão importante é saber o que o professor quer saber, o que ele também considera essencial para a sua formação.

A ênfase dada a esse fragmento caracterizou um quadro problemático na relação entre os professores e a proposta da escola. O trabalho era organizado pela Equipe de Direção que, de acordo com os objetivos da Proposta Pedagógica, selecionava temas na literatura para estudos nas “reuniões de formação”. A permanência do professor na escola estava condicionada à participação dele no trabalho de formação continuada da escola. Pelo que consta, no final do texto colaborativo, os professores estavam reclamando de um trabalho imposto, condicionado ao emprego e, que não atendia as suas necessidades. Portanto, desinteressante. Dois professores se voluntariaram para a elaboração do fluxograma representativo do texto colaborativo. Na reunião seguinte, o fluxograma foi apresentado e, como já representava as concepções gerais dos professores, não houve maiores comentários. Nessa reunião, os professores estavam mais cautelosos sobre o que poderiam e o que não poderiam dizem em um espaço coletivo, com a presença de superiores hierárquicos. O silenciamento do grupo motivou a constituição de um grupo de trabalho piloto (GP), formado por professores da escola, por nós e por nosso orientador. Fomos imbuídos da finalidade de elaborar uma proposta que fosse capaz de reverter o quadro de aparente resistência do professores em participar do trabalho proposto pela escola. Tornava-se necessário construir um ambiente de cumplicidade e confiança entre os integrantes do grupo de trabalho, em que os professores não tivessem resistência em revelar o que

155

entendessem não saber, que possibilitasse discordância pública, nos quais não tivessem resistência em se expor, em partilhar problemas, discutir conhecimento tácito, e em experimentar soluções.

1. – Estranhos no ninho!

O grupo de trabalho piloto (GP) foi formado, inicialmente, por 10 voluntários, sendo quatro deles professores com função de Coordenador Pedagógico. No entanto, houve a compreensão da Direção da escola de que os coordenadores não devessem participar, devido às demandas administrativas. Antes mesmo do início das atividades de pesquisa do grupo-piloto, outros seis professores passaram a integrar voluntariamente o grupo. Assim, o GP ficou constituído por: três professores de Química (Alan, Lúcia e Emerson77), quatro professores de Geografia (Joana, Ronaldo, Pedro e Maria), dois professores de Biologia (Paulinho e José), um professor de Língua Portuguesa (Renan), um professor de História (João) e um professor da UnB (Ricardo, nosso orientador). O Colégio privilegia uma reunião semanal78 para a Coordenação Pedagógica. Em uma semana acontece a coordenação designada por “Reunião de Área”. Na outra semana, a formação continuada, designada por “Reunião Geral”. A Direção da escola cedeu para o grupo-piloto o período das reuniões gerais, também denominadas de “reunião de formação”. Excepcionalmente, algumas ______________ Os nomes de todos os integrantes do GP são fictícios, exceto do autor e do orientador desta dissertação. As reuniões, com duração de 2,5 horas, acontecem em turno noturno e em dia fixo. Os professores são remunerados proporcionalmente a hora-aula. 77 78

156

reuniões foram canceladas, devido a demandas administrativas e/ou pedagógicas da escola. No início do trabalho, a presença de um professor da Universidade de Brasília (nosso orientador), e a nossa, acabou causando certa impressão, como a de “estranhos no ninho”. Olhares de desconfiança caracterizaram um tom de resistência na primeira reunião do GP. O professor Renan relatou como se sentiu.

Eu cheguei no grupo, imagina, né, com um pouco menos de um ano de experiência de escola, com esses caras aqui, o Emerson gravando num gravadorzinho. “Pessoal, vou gravar tá bom!”. E tal. [...] aí eu olhei assim pro... acho que foi pro Paulinho, né, [...] aí eu falei para o Paulinho..., aí eu virei pro Paulinho e falei: pô Paulinho, imagine se esse negócio..., né, se a gente falar besteira aqui..., chegar no professor Mário (Diretor-Geral do Colégio)..., chegar na Consuelo (coordenadora de Língua Portuguesa)..., a gente tá enrolado com isso aí... (ES-08/GARI/Re/16122005/TM3).

A presença de um professor da Universidade de Brasília (UnB) também deixou a impressão de que fôssemos apresentar um plano de curso, com todas as atividades a serem desenvolvidas por eles, e a bibliografia a ser usada. Por essa razão dedicamos o primeiro encontro para que todos falassem de suas expectativas e para que esclarecêssemos a natureza do trabalho que estávamos iniciando. Em ambientes coletivos, os professores desenvolvem mecanismos sutis de resistência e prudência, como garantia de “não invasão de seus (não)saberes” (LIMA, 2005). Recolhem-se em atitude de solidão e isolamento para garantir a “invisibilidade” de seu trabalho, sobretudo em relação às suas deficiências e fragilidades. A invisibilidade em ambientes coletivos constitui-se a partir de estratégias discretas para não ser notado. Uma delas é cumprir as atividades com se pede.

157

Percebemos, desde o início do trabalho, sentimentos de desconfiança, medo de expor e resistência ao trabalho. Medo do julgamento de seus pares, de exporem ao público o seu “avesso” – aquilo que o professor guarda para si e não partilha com seus pares, muito menos com superiores hierárquicos. Por isso, iniciar com a exploração direta das práticas dos professores pode ser um erro, quando se pretende criar um ambiente de confiança e cumplicidade. Expõe aspectos de maior vulnerabilidade do professor. Fatos que demonstram erros, limitações e fragilidades profissionais compõem um conjunto de coisas que menos queremos divulgar, ao contrário guardamos a sete chaves. Iniciar o trabalho pela prática ocorrida em sala de aula pode dificultar ainda mais a colaboração, onde se pretende reduzir as desigualdades entre os atores (GOODSON, 1995). Pretendíamos desenvolver um instrumento de reflexão da prática docente e, em seu próprio desenvolvimento, viabilizarmos uma proposta de formação continuada. Por isso a prática docente deveria estar no cento do processo. Com receio de retornarmos à lógica da pesquisa sobre, evitamos tratar diretamente da prática. Na lógica da pesquisa com, o professor é o centro, mas não como objeto de pesquisa ou do trabalho do formador. Na pesquisa com, o professor é autor e protagonista do estudo de si, de sua formação. Uma alternativa encontrada para contornar essa dificuldade foi abordar o trabalho do professor no contexto da sua vida escolar e profissional (GOODSON, 1995). Como se tratava de um trabalho coletivo, tínhamos que superar os problemas de desconfiança entre os integrantes do grupo. Sugerimos, ao final da primeira reunião, elaborarmos um memorial da nossa história de vida escolar, acadêmica e profissional, para partilharmos, na próxima

158

reunião, somente aquilo que quiséssemos. No memorial descreveríamos aspectos positivos e negativos da nossa história. Tínhamos fundado um grupo de trabalho, mas qual seria seu estatuto? Que característica o diferenciaria dos demais? Não havia, ainda, uma identidade do grupo. Nossas expectativas em relação à natureza do trabalho que se pretendia ainda eram conflitantes.

2. – Reconstruindo o ninho

Um trabalho colaborativo pressupõe, pelo menos, concordâncias entre seus integrantes sobre a natureza do trabalho, e mais ainda, sobre o(s) motivo(s) para fazerem parte do grupo. Aquilo que caracteriza o grupo, que identifica seus integrantes com o trabalho desenvolvido nele e por ele. Estamos falando da identidade do grupo. No início éramos como um aglomerado de professores com intenções divergentes sobre o trabalho. Nossas diferenças dificultavam o engendramento do trabalho. A resistência em nos expor ao grupo, mantinha-nos à “certa distância” uns dos outros. A construção da identidade do grupo dependia de confiança e cumplicidade entre os integrantes do grupo, e vice-versa. Identidade, segundo Ferreira (1995), são “os caracteres próprios e exclusivos duma pessoa”. Não é um produto dado a priori. São atributos constituídos ao longo da vida, e que caracterizam e diferenciam uma pessoa de outra. Por isso, a

159

identidade do GP não poderia ser dada no início. Ao logo do trabalho, o grupo foi se diferenciando dos demais grupos de professores. Enquanto que a identidade indicava aspectos exclusivos do grupo, a identificação dos integrantes do grupo com esses aspectos consolidava a afinidade entre nós. Identificar-se com significa “perceber a afinidade própria com pessoa ou grupo” (FERREIRA, 1995). A identidade do grupo se constituiria enquanto se urdisse a afinidade entre nós. Na reunião seguinte, após a inauguração do GP, iniciamos o partilhamento de nossos memoriais. Para valorizar a fala de todos, consumimos cinco reuniões com essa atividade. Iniciamos o partilhamento do memorial e, como esperávamos, os primeiros não foram nada detalhistas, haja vista o ainda “estranhamento” dos membros do GP. Porém, enquanto o outro narrava a sua história, aconteceu de nos vermos na história dele e, de volta em nossa história, revelarmos eventos que antes resistíamos em revelar. Esse movimento de identificação com o colega não só inspirou confiança, como também nos possibilitou enxergarmos a nós mesmos, e o acontecimento narrado, de outro lugar, pela ótica do outro. Enquanto ouvíamos a narrativa da história do outro, contemplamos sua história e nos colocamos no lugar dele. Começávamos a conhecer o colega “por dentro” e o contexto da sua vida, as pressões que ele sofreu. Sem perdermos o lugar de fora da história do outro, criamos uma imagem estética dele que, em larga medida, era nossa também. Não tínhamos esse excedente de visão, quando narramos a nossa própria história. Tudo isso foi possível, porque os outros nos ajudaram a nos tornar o outro de nós mesmos, que não coincide conosco e está fora do acontecimento que vivemos. Nos termos de Bakthin, os outros nos ajudaram a

160

sair do lugar de “herói” para o lugar de “autor”. Nesse sentido tornamos autorescriadores da estética da nossa vida estudantil e da nossa prática docente (BAKTHIN, 1997). Diante do espelho percebemos uma imagem que não representa a nós mesmos no cotidiano da vida. O que vemos diante do espelho é o nosso aspecto físico, e não a nós mesmos em nosso aspecto físico (BAKTHIN, 1997). Nossa imagem refletida no espelho não é uma obra estética. Representamos uma imagem distorcida de nós. Posamos para o outro e vemos apenas aquilo que desejamos ou o que não desejamos ver, mas não para nós mesmos, e sim para os outros (BAKTHIN, 1997). No GP, os outros se constituíram para nós como a um espelho sem superfície refletora. O acontecimento que este espelho nos mostrou não coincidia conosco, e pudemos englobá-lo em um todo acabado. O espelho sem superfície refletora demonstrou o fenômeno da refração79, e a imagem produzida pôde ser vista por dentro do espelho. Por dentro do espelho, o professor viu sua indiferença pelo aluno, e todo um cenário de fundo, que antes não percebia. Os problemas do aluno também eram seus problemas, vividos no passado. O professor Alan relatou como se viu perante o grupo.

Após a leitura e os comentários do grupo, eu achei que meu conceito a respeito da importância do projeto foi subestimada. Hoje, vejo que este projeto está, realmente, me ajudando na construção diária da minha profissão. Como já havia descrito, as etapas 1 e 2 [escrita e partilhamento do memorial] foram muito dolorosas, porém, me ajudaram a perceber

______________ Modificação da direção de propagação de uma onda que incide sob uma interface entre dois meios e prossegue através do segundo meio (FERREIRA, 2004). É o que observamos quando mergulhamos um lápis obliquamente em um copo transparente, contendo água. Veremos o lápis como se estivesse quebrado. Em nossa analogia, a interface entre os meios, ar e água, seria o espelho sem superfície refletora.

79

161 em meus alunos crianças/jovens passando por situações semelhantes às nossas e precisando do mesmo apoio que nós precisávamos, mas, principalmente, percebi em mim a mesma indiferença que tanto me magoou. Este projeto está me ajudando a ser mais humano, mais gentil e, finalmente, mais “educador” e menos “professor de” Química (ES03/REI/Al/06042005/TM1,2,4,9).

Os outros no GP constituíram-se em instrumentos que nos tiravam de nosso lugar, para fora do acontecimento que narrávamos, para outro lugar, de onde criamos uma nova imagem de nós e do narrado, e um novo sentido para a vida que vivíamos e estávamos a viver. Essa nova imagem constrangeu-nos a mudar nossa prática, não no sentido de métodos e técnicas, mas no sentido de humanizá-la. Nos relatos dos professores, eles autorizaram, espontaneamente, o acesso à suas práticas. A presença de um pesquisador externo e um mestrando não intimidava mais os professores, que começavam a abordar a prática de cada um ocorrida na sala de aula, inclusive a nossa e a de nosso orientador. Estabelecida a identidade, instaurado um clima de confiança mútua e de cumplicidade, nosso grupo estava pronto para avançar no trabalho de reflexão sobre a própria prática docente. Começamos a devotar os mesmos propósitos, os mesmo destinos (LIMA, 2005). Nossa prática docente não poderia permanecer a mesma. Aliás, durante a partilha dos memoriais já acontecia algumas mudanças na prática de sala de aula, porque antes estava acontecendo uma mudança na vida do professor. Não apenas uma mudança de “pele80” (NÓVOA, 1995), mas de vida. Em suma uma mudança do “professor-como-profissional” para o “professor-comopessoa” (GOODSON, 1995, p. 73). Vejamos um fragmento do depoimento do professor Pedro, quando relatou o que aconteceu com ele na sala de aula, depois da experiência vivenciada no GP: ______________ 80

Nóvoa usa esta metáfora para se referir à adesão do professor a “questões de moda”.

162

[...] São inúmeras as experiências compartilhadas dentro do “GP”, mas cada uma delas me ajudou a desenvolver minha paciência com os erros ou falhas dos alunos, e mesmo com as minhas. Acredito que encontrei no “GP”, respostas que ainda não havia tido anteriormente. Recentemente, por exemplo, colegas do grupo me fizeram ver que eu sou, antes de tudo, um “educador”, e não um "punidor" de alunos. [...] sinto-me melhor por humanizar o meu trabalho [...]. E agradeço muito, pelo trabalho de formação do Colégio Presidente e pela oportunidade grandiosa de pertencer a um grupo de pessoas, que com muita união e trabalho, me ensinaram a melhorar. Aliás, a primeira pessoa que o Grupo-Piloto me ajudou a "educar" fui EU MEU MESMO (ES-06/REI/Pe/22102005/TM2).

A experiência com o memorial não encerrou com a escrita de nossas histórias pessoais e profissionais. Pretendíamos, ainda, consolidar a identidade e a confiança entre nós, com um clima de cumplicidade de nossas ações docentes. Sugerimos que cada um escrevesse um episódio vivenciado em sala de aula, considerado problemático. Mas por que escrever, e não narrar o episódio diretamente no grupo? A prática da narrativa escrita possibilitaria organizar e sistematizar a experiência vivenciada, de modo a facilitar, caso quisessem, o partilhamento com os colegas. Gauche (2001), referindo-se à Cunha (1997)81, explicita que a autora entende que a

narrativa tem capacidade de provocar mudanças no modo como as pessoas compreendem a si mesmas e aos outros. Ao tomar distância do momento da produção da narrativa, “ouvindo-se” [...], é possível ao sujeito ser capaz de teorizar a própria experiência. Entendemos que “teorizar” significa sistematizar as próprias idéias em um modelo teórico-auto-interpretativo, possibilitando, assim, a descontrução de certezas e a compreensão interpretativa de sua própria construção subjetiva no contexto sociocultural no qual se insere (GAUCHE, 2001, p. 97)

______________ 81 CUNHA, M. I. Conta-me agora! As narrativas como alternativas pedagógicas na pesquisa e no ensino. Rev. Fac. Educ. v.23 n. 1-2 São Paulo Jan./Dez. 1997. Apud Gauche (2001).

163

Enquanto falamos de nossas experiências, descrevemos aquilo que está posto à nossa frente, e a auto-interpretação, neste caso, contempla uma visão muito limitada do acontecimento (visão de herói – BAKTHIN, 1997). Quando escrevemos sobre o que estamos fazendo, como profissionais, racionalizamos a vivência – “o que antes tinha uma natureza emocional e afetiva passa a ter, além disso, natureza cognitiva, tornando-se mais manejável” (ZABALZA, 2004, p. 18). A organização sistemática das produções escritas possibilitaria o aprofundamento de auto-compreensão, se considerada uma prática analítica reflexiva (p. 27). Mas, será pela ótica de alguém, situado fora de nós, que teremos uma visão do acontecimento com um todo (BAKTHIN, 1997). Denominamos essa atividade como “problematizando a prática”. A dinâmica do trabalho ocorreu da seguinte maneira: relatamos, por escrito, um evento ocorrido na sala de aula e, em seguida, fizemos uma análise reflexiva sobre o mesmo, também por escrito – o objetivo era nos auto-questionarmos; depois, escrevemos um novo evento e passamos o relato às mãos de um colega, de modo anônimo, para que o mesmo questionasse o lido; em seguida, recebemos os questionamentos escritos, para tentarmos responder às perguntas a nós dirigidas; por fim, narramos o registro completo no grupo, para uma reflexão colaborativa sobre o mesmo. O objetivo de tudo isso era oferecer ao autor do registro uma visão de alguém externo aos acontecimentos. De acordo com Bakthin (1997), o eu é aquele que vive o mundo aberto do acontecimento ético. Por definição, o eu não pode completar-se por dentro. Só o outro é aquele que está em nosso nascimento e em nossa morte, por isso, o acabamento estético só poderá vir de fora.

164

Com isso, Bakthin demonstra que aquilo que estamos limitados a ver pela posição que ocupamos pode nos ser dado pelo outro, situado fora de nós. Esse excedente de visão (exotopia) que o outro nos proporciona é o que possibilita o distanciamento da nossa ação docente e uma reflexão que inclua o fundo para o qual damos as costas. Encerramos essa atividade com a sugestão de fazermos uma nova reflexão do episódio narrado, agora, individual. A organização de todos os escritos individuais foi dando forma ao que mais tarde denominamos “porta-fólio da prática docente”. Tivemos muita resistência em escrever os episódios, as questões, as respostas e as reflexões, não porque desconfiávamos dos colegas, mas por falta de hábito. Parece um paradoxo o professor não ter o hábito de escrever, porém, percebemos essa dificuldade presente na maioria de nós, e precisávamos exercitála. Nessa atividade, mesmo com a visão dos colegas, externa ao acontecimento narrado, não conseguimos ampliar nossa visão sobre os acontecimentos que relatamos, porque neles, o outro coincidia conosco. As situações problemáticas relatadas, também eram por nós vivenciadas do mesmo lugar. Nesse caso, os outros se constituíram para nós, como a um espelho comum, onde vimos apenas o nosso reflexo. O lugar do “autor” não pode coincidir com o lugar do “herói”. É uma condição básica para a criação estética (BAKTHIN, 1997). Percebemos que “o outro era um como nós” (Brandão, 2003, p. 55). Então, onde encontrar um ponto de apoio, que possibilite a nós, esse excedente de visão sobre a nossa prática, e que não vemos de onde estamos? Foi aí que entendemos que, quando a vivência num grupo esgotava a possibilidade de ponto de apoio fora

165

do acontecimento, como o ocorrido nessa atividade, o professor poderia encontrá-lo na literatura. Em um outro, externo ao grupo. Nas publicações de pesquisas, por exemplo, na seção “Relatos de Sala de Aula” da Revista Química Nova na Escola, o leitor poderá encontrar um evento ocorrido em sala de aula e se identificar com aquele professor e, de volta em seu lugar, “ler sua sala de aula” com o excedente de visão proporcionado do “lugar do autor” do artigo. Nesse caso, o autor do artigo se mostra como a um espelho sem superfície refletora, porque não coincide com o leitor. Durante o partilhamento dos episódios, formos percebendo muito “eu acho isso... eu acho aquilo”. Este seria o “saber ingênuo” de que Freire (2002, p. 34) se refere, ao considerar a falta de “curiosidade epistemológica” do professor em relação à sua prática. Sentimos a necessidade de compreendermos a complexidade dos eventos que trazíamos para o grupo. Nossas respostas espontâneas se mostravam insuficientes, e um sentimento de angústia e inquietação permeou o grupo. O sentimento de impotência frente à urgência exigida na sala de aula, de se decidir no aqui e agora, condicionou alguns colegas a direcionar a responsabilidade para outras instâncias (Direção da escola, família, Governo). A problematização da nossa prática docente não pôde ficar mais no campo dos “achismos”. O “diálogo” com referenciais teóricos, sobre os problemas elaborados, era uma necessidade do grupo. O papel da teoria não era mais uma demanda externa para o professor, mas uma necessidade que advinha do próprio trabalho docente. Iniciamos uma nova atividade, que denominamos “teorizando a prática”. Precisávamos conhecer um caso em que a teoria explicava um determinado problema de sala de aula. Sugerimos, então, a leitura coletiva do artigo de Santos & Mortimer (1999).

166

A atividade anterior, que envolveu a escrita de um evento problemático da sala

de

aula

(descrição

da

problemática),

o

questionamento

do

outro

(problematizando a prática) e a reflexão colaborativa, acabou sendo caracterizado como o início de um processo de teorização da prática docente (CUNHA, 1997)82. Porém, faltavam elementos críticos nos questionamentos do outro e na reflexão colaborativa, que deveriam vir a partir de um “diálogo” com outros, externos ao grupo, em uma revisão bibliográfica sobre os problemas que tentávamos formular. A necessidade de ancoragem em referenciais teóricos foi sentida por todos, a partir dessa leitura. As respostas aos questionamentos revelaram a limitação da visão de quem está imerso no acontecimento aberto da sala de aula. Só alguém situado fora do acontecimento e, sobretudo, com um excedente de visão que engloba o professor e o acontecimento, é que poderá ampliar a visão sobre os mesmos em um todo acabado (BAKTHIN, 1997). Contudo, este alguém precisa também englobar a consciência do professor e, para isso, um alguém (outro) qualquer não terá acesso àqueles setores mais vulneráveis do professor – a prática ocorrida na sala de aula (GOODSON, 1995). O outro tem que ser um alguém autorizado (BAKTHIN, 1997). Aqui entra o papel do grupo colaborativo como o outro autorizado, mediado por outros, externos ao grupo (autores de publicações de estudos especializados). Depois da leitura e discussão do texto, o grupo percebeu que dar respostas às questões complexas, como aquelas que elaboramos, não poderia ser uma atividade espontânea. Envolveria um trabalho rigoroso de estudo (pesquisa). Aqui

______________ 82 CUNHA, M. I. Conta-me agora! As narrativas como alternativas pedagógicas na pesquisa e no ensino. Rev. Fac. Educ. v.23 n. 1-2 São Paulo Jan./Dez. 1997. Apud Gauche (2001).

167

abrimos um parêntese para entramos na polêmica do conceito de professor pesquisador. André (2001) analisa essa polêmica e sugere que, para não se correr o risco de banalizar esse conceito, “é preciso esclarecer de que professor e de que pesquisa se está tratando” (p.58). Em relação ao professor regente da Educação Básica, é necessário se pensar em condições mínimas de trabalho. Se tratar da pesquisa acadêmica, o professor nesse seguimento de ensino, de modo geral, não foi preparado para fazer pesquisas. Certamente, para o professor nessas condições, atribuir o conceito de professor pesquisador seria um equívoco. A tarefa de ensinar, por si só, reserva ao professor uma atitude inquiridora, de buscar compreender a complexidade da dinâmica que se desenrola na sala de aula, para nela atuar conscientemente. Segundo André (2001), isso não é confundir pesquisa83 com ensino, estes se “articulam em vários sentidos, em outros, se diferenciam” (p. 58). Freire (2002) sugere que ensinar exige pesquisa. Para tal, a “curiosidade ingênua”, característica do saber de senso comum, deverá ir se tornando “metodicamente rigorosa” naquilo que ele nomeia de “curiosidade epistemológica” (p. 32). Nesse sentido, imbuído de “curiosidade epistemológica”, o professor encontrar-se pesquisando enquanto ensina, mas não a pesquisa acadêmica. Assim, Freire demonstra a articulação entre o ensino e a pesquisa:

Enquanto ensino continuo buscando, reprocurando. Ensino porque busco, porque indaguei, porque indago e me indago. Pesquiso para constatar, constatando, intervenho, intervindo educo e me educo. Pesquiso para conhecer o que ainda não conheço e comunicar ou anunciar a novidade. (p. 32)

______________ 83

André se refere à pesquisa acadêmica.

168

Formar o professor pesquisador não é o mesmo que torná-lo pesquisador profissional na Educação Básica, mas um profissional pela pesquisa (Demo, 1998). Educar o professor pela pesquisa parece ser uma alternativa capaz de conferir a ele essa “curiosidade epistemológica”, que Freire se refere. Uma maneira de educar o professor regente, nessa perspectiva, é a pesquisa colaborativa. Não no sentido de colocá-lo sentados em uma sala de aula para ensiná-lo técnicas de pesquisa ou metodologia científica. É necessário ao professor querer, sentir necessidade. Depoimentos dos integrantes do GP demonstram um caminho com os outros, nesse sentido. Na pesquisa colaborativa, o pesquisador externo à escola, mesmo sendo mais um integrante do grupo de pesquisa, poderá assumir o lugar do outro quando esgotar o distanciamento proporcionado pelos outros professores da escola. Cochran-Smith (2003)84 corrobora a possibilidade de educar o professor pela pesquisa com.

Assumir a pesquisa como forma de estar profissional significa que professores e futuros professores trabalhando em comunidades de pesquisa para gerar conhecimento local, perspectivar e teorizar a sua prática, interpretar e interrogar a teoria e a pesquisa dos outros. (p. 129).

O sentimento de impotência para entender situações tão complexas, com aquelas que ocorrem na sala de aula, para nelas intervir, trouxe inquietações no grupo. A necessidade de estudá-las emergia desse quadro. O “espírito” colaborativo desenvolvido pelo grupo indicava o início de uma pesquisa colaborativa. Um estudo metodicamente rigoroso sobre a própria prática docente, onde o professor assumia o papel de sujeito e objeto da pesquisa. A distância entre pesquisador e pesquisado ______________ 84

COCHRAN-SMITH, 2003, apud Ponte, 2005. A referência completa não foi citada pelo autor.

169

era suprimida pelo grupo, ou seja, o grupo constituía em um instrumento capaz de proporcionar ao professor ver-se à distância. No momento de organização de um estudo “metodicamente rigoroso” sobre um determinado problema de sala de aula (pesquisa colaborativa), o grupo interrompeu suas atividades para se dedicar-se à preparação para apresentar sua experiência (projeto-piloto), no I Simpósio Interno do Colégio Presidente, como proposta de reestruturação organizacional do trabalho de formação continuada da escola. A experiência vivenciada pelo GP, no período entre 2004 e 2005, possibilitou a formalização de um processo de constituição de identidade de um grupo de trabalho colaborativo na escola, que se mostrou como um instrumento de reflexão sobre a prática docente, conseqüentemente, de formação continuada (projetopiloto). Esse processo constituiu-se na proposição feita ao colégio, intitulada “Caminhar para si no caminhar com: uma experiência formadora, uma proposta em construção”. Em 2006, antes do início das aulas, o GP realizou duas reuniões com a Equipe de Direção e alguns coordenadores, para avaliação do projeto-piloto. Depois de intensas discussões, o projeto foi aceito. Na formulação da proposta de implantação do projeto-piloto, o GP foi desfeito para constituir novos grupos de trabalho, envolvendo os demais professores da escola. No próximo capítulo, você vai conhecer como o projeto foi implantado na escola.

IMPLANTAÇÃO DO PROJETO-PILOTO NA ESCOLA

O grupo-piloto não escreveu o projeto a ser implantado na escola. Organizou a proposta no formato de um seminário. Nela, a preocupação estava em não definir, a priori, “os passos a seguir”. A intenção era norteá-la pela experiência vivenciada pelo GP. A pedido da Equipe de Direção, na proposta deveria envolver todos os professores da segunda fase do Ensino Fundamental e do Ensino Médio. A primeira versão da proposta foi apresentada exclusivamente para a Direção. Posteriormente, uma segunda versão foi elaborada com a participação da Coordenadora Pedagógica Geral, com ajuste de pequenos detalhes da primeira versão. Nela, a Direção assumiu a crítica feita pelo GP à situação atual do trabalho de formação continuada do Colégio. São elas:

•

O planejamento do trabalho de formação é realizado exclusivamente pelos formadores.

•

O trabalho de formação é prescrito aos professores pelos formadores.

•

O motivo e o sentido do trabalho são definidos pelos formadores.

•

Conseqüentemente, o projeto de formação é dos formadores, e não dos professores.

•

Em decorrência, muitos professores vivem uma condição imposta.

A versão da proposta apresentada a todos os professores da escola contou com a seguinte estrutura:

171

Apresentação: Foi relatada a crítica descrita acima. Nesse momento, perante todos, a Direção assumiu-a como autocrítica.

Objetivos Gerais: •

(Re)significar o conceito de formação continuada.

•

(Re)definir a metodologia de trabalho formativo.

•

Elaborar o Projeto de Formação Continuada de Professores do Colégio Presidente, no processo, e com a participação direta de todos os envolvidos.

Metodologia: Construída no processo, e norteada pela experiência do GP, envolverá três fases: 1) Constituindo a identidade dos grupos de trabalho. 2) Problematizando da prática docente. 3) Pesquisa colaborativa da prática docente.

Estratégia sugerida para o início: •

Formação de grupos multidisciplinares por adesão voluntária e por afinidade.

•

Coordenação e representação dos grupos por pelo menos um integrante do GP.

•

Grupos com no máximo 15 professores, em virtude do número de integrantes do GP.

•

Reuniões quinzenais com duração de 2h efetivas.

Atividades propostas para a primeira e segunda fases:

172

Baseadas na experiência do GP foram sugeridas as seguintes atividades para a primeira e segunda fases: •

Escrita de Memorial (histórias de vida, escolar, acadêmica e profissional).

•

Partilhamento dos memoriais com os integrantes do grupo (narrativa oral), seguida de reflexão coletiva.

•

Relato escrito de situações problemáticas vivenciadas na sala de aula.

•

Questionamento e comentários de outro colega do grupo sobre o relato.

•

Respostas espontâneas aos questionamentos do colega.

•

Partilhamento dos registros com o grupo, seguido de reflexão coletiva.

•

Problematização de uma situação ocorrida na sala de aula, escolhida pelo grupo, dentre aquelas relatadas pelos professores.

Avaliação do projeto. O Simpósio Interno, realizado anualmente, será o foro de debates sobre os resultados de trabalhos dos grupos de professores e de avaliação do projeto em construção.

Logo na reunião seguinte à apresentação da proposta para os professores, a Coordenadora Pedagógica Geral pediu para que fossem incluídos todos os professores da Educação Infantil e da primeira fase do Ensino Fundamental (28 professores). Os quatro grupos formados no dia da apresentação da proposta, contavam, agora, com 19 integrantes em média (GT1, GT2, GT3 e GT4). As equipes de Direção e Coordenação tomaram a decisão de constituírem um grupo exclusivo. Alegaram que poderiam inibir o engendramento do trabalho nos grupos de professores.

173

Durante

o

primeiro

semestre

do

ano,

os

grupos

de

professores

desenvolveram as atividades sugeridas para a primeira e segunda fases, exceto a problematização de práticas ocorridas na sala de aula. O grupo de coordenação (GT5) desenvolveu um trabalho à parte, sobre liderança, com nosso orientador. Antes do início do segundo semestre, o GP e a Equipe de Direção fizeram uma reunião para avaliação da implementação da proposta. Na reunião, foram levantados diagnósticos das dificuldades encontradas na implementação do trabalho, e eleitas alguns possíveis causas. A partir desse diagnóstico foram propostas novas estratégias. A seguir, o diagnóstico e as possíveis causas, descritos na tabela 1:

Diagnóstico I - Baixa assiduidade

Possíveis causas • Esvaziamento de sentido do trabalho. • Falta/necessidade de maior diretividade e/ou esclarecimento da objetividade do trabalho. • Mecanismo de resistência e rejeição ao trabalho. • Problemas pessoais. • Conflito de perfis.

II - Falta de pontualidade • Problema de transporte. (início e fim)

• Falta

de

poder/autoridade

institucional

dos

coordenadores dos grupos. • Mecanismo de resistência e rejeição ao trabalho. III - Não envolvimento nas • Baixa assiduidade. atividades

• Superdimensionamento dos grupos.

174

• Natureza do trabalho nessa etapa.

IV - Conflito de perfis V

-

Baixo

identidade

nível entre

de • Conseqüência natural dos fatos diagnosticados os

acima.

integrantes do grupo Tabela 1: diagnóstico da dificuldade de implantação do projeto-piloto e possíveis causas.

Diferentemente do projeto-piloto, a resposta dos professores à sua implantação na escola deu a entender que não eram autores. Da forma como estava sendo desenvolvido continuava caracterizado um trabalho prescrito. As estratégias propostas nessa reunião, para tentar minimizar as dificuldades encontradas na implementação da proposta, foram as seguintes:

I. Redimensionamento dos grupos: Foi sugerido que os grupos se dividissem em pelo menos dois subgrupos, com no máximo dez professores cada, preferencialmente, tendo como critério o segmento de ensino.

II. Inserção de pelo menos um Coordenador de Área em cada grupo: Os critérios de inserção seriam definidos pelos grupos de professores.

III. Problematização de situações ocorridas na sala de aula e relatadas nas reuniões

anteriores,

seguida

da

elaboração

de

um

plano

de

estudo/intervenção. (se necessário/possível, subdividir o grupo por tema de interesse): Tendo em vista o agendamento do Simpósio Interno do Colégio, para o final do segundo semestre do ano, propomos aos grupos de trabalho (GT), que

175

organizem estudos de acordo com o interesse coletivo sobre aspecto que envolvam a sala de aula.

Na primeira reunião, ocorrida no segundo semestre, essas estratégias foram apresentadas aos professores, que relutaram para não dividir os grupos. Prosseguiram com o trabalho da organização das situações ocorridas na sala de aula, e relatadas nas reuniões anteriores, em temas gerais. Os professores ainda resistiram em definir os critérios para inserção dos coordenadores nos grupos. Na falta de critérios específicos, os grupos concordaram na escolha por sorteio. Cada grupo recebeu, em média, quatro coordenadores (e diretores). Antes da segunda reunião, com a presença de superiores hierárquicos, sugerimos uma reunião de avaliação da inserção dos coordenadores nos grupos. Estiveram presentes, na reunião, os representantes dos grupos (integrantes do GP), coordenadores e diretores. A avaliação feita nessa reunião apontou pelo menos dois efeitos positivos: a resistência dos grupos em não se dividirem indicava a consolidação da identidade dos grupos, mesmo sem a participação de todos os professores (baixa assiduidade); e a aparente resistência dos grupos, em receber seus superiores hierárquicos, fez os coordenadores repensarem a relação que desenvolvem cotidianamente com os professores. A Coordenação saiu dessa reunião com duas decisões: não mais participarem dos grupos de professores e não interferirem no trabalho desenvolvido por eles; retornarem ao grupo exclusivo de coordenadores para estudarem a relação coordenador/professor. Na reunião seguinte, os professores deram início ao complicado processo de elaboração de um problema de pesquisa, relacionado à sala de aula. Sugerimos que todo estudo, metodicamente rigoroso, precisa estar centrado em um foco específico.

176

Portanto, classificamos esse estudo metódico como pesquisa dos professores. Não estávamos preocupados em atender o rigor acadêmico. A intenção com o trabalho, que estava sendo implantado, era proporcionar, aos professores, momentos de estudos demandados pela sua própria prática docente, e não um trabalho imposto externamente. A ênfase em temas gerais como Motivação, Indisciplina etc., indicava a falta de clareza dos problemas vivenciados pelos professores na sala de aula. O estudo rigoroso dos dilemas que os professores trouxeram para o grupo seria uma possibilidade para terem maior clareza de seus problemas, e, assim, tornar-se viável um estudo sistemático, para a compreensão de tais problemas e, para neles intervir. A dificuldade dos grupos, na elaboração dos problemas, demandou a nossa colaboração. Convidamos uma pesquisadora da Faculdade de Educação (FE/UnB) para falar, em um seminário, sobre os problemas em Ensino. Em outros momentos, nosso orientador e nós mesmos colaboramos com os grupos na delimitação dos problemas de pesquisa por eles elaborados. Pretendíamos que os trabalhos resultantes da elaboração de problemas de pesquisa fossem apresentados no Simpósio Interno do Colégio, que sofreu mudanças organizacionais em decorrência da implementação da proposta que estava sendo (re)construída. O Simpósio consistirá na apresentação de planejamentos de pesquisa dos diferentes grupos e subgrupos para 2007. A idéia é que as apresentações orais e escritas enfatizem: a) o problema de pesquisa; b) a problematização, que inclui uma revisão preliminar de literatura; e c) o planejamento da pesquisa, pelo grupo/subgrupo, para 2007. Nesses termos, esperamos que o Simpósio seja propulsor do trabalho de pesquisa proposto na formação. Como lugar privilegiado para divulgação da versão

177

preliminar dos projetos, o Simpósio possibilitará contribuições valiosas vindas de colegas que certamente compartilham problemas semelhantes aos dos demais. A implementação da proposta até aqui, apesar das dificuldades com grupos maiores, resultou em mudanças significativa na estrutura organizacional do trabalho de formação continuada do colégio. Apesar das demandas da sala de aula, notamos o engajamento de professores interessados em entender a complexidade do universo em que estão imersos, para nele intervir com maior possibilidade de mudança efetivas.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Gosto de ser gente porque, como tal, percebo afinal que a construção de minha presença no mundo, que não se faz no isolamento, isenta da influência das forças sociais, que não se compreende fora da tensão entre o que herdo geneticamente e o que herdo social, cultural e historicamente, tem muito a ver comigo mesmo. (FREIRE, 2002, p. 59)

A racionalização do trabalho docente, puramente em termos técnicos, acabou “impondo uma separação entre o eu pessoal e o eu profissional”, e instaurando uma crise na identidade dos professores (NÓVOA, 1995, p. 15). A busca por melhores métodos de ensino, a padronização da escola para atender ao ensino em “massa”, têm em si excluída uma condição básica do ensino: a interação humana (TARDIF, 2002). A natureza do objeto do trabalho docente é humana. No entanto, primar pela formação do profissional docente para, simplesmente, aplicar métodos e técnicas de ensino é condicioná-lo a transformar o objeto do seu trabalho em material. Conseqüentemente, nessa lógica, ao ser formado, não se levará em conta a pessoa do professor. Este texto procurou descreve uma experiência de formação continuada de professores, em que se ousou inverter essa lógica. Nessa experiência, buscou-se produzir a vida do professor, enquanto se produzia uma nova identidade profissional. A mudança na pessoa do professor constrangeu-o a mudar sua prática na sala de aula, sobretudo, nas relações com seus alunos. Na lógica desenvolvida, o aluno não é mais um objeto, um número no diário, mas uma pessoa como o professor, como sonhos e emoções.

179

Contudo, essa mudança só foi possível, porque ao professor foi dada a oportunidade de colocar-se no centro de uma proposta de formação continuada, no seu ambiente de trabalho. Não como objeto, mas como sujeito, autor e protagonista da e na formação profissional de si. O grupo colaborativo constituiu-se em um instrumento que deslocou o professor de seu lugar, para fora do acontecimento que vive na sala de aula, para outro lugar de onde criou uma nova imagem de si e da sua

prática.

Um

novo

sentido

foi

produzido

conseqüentemente, para a sua formação continuada.

para

a

sua

profissão

e,

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ALTENFELDER, A. H. Desafios e tendências em formação continuada. Constr. psicopedag. 2005, vol.13, n. 10, p.0-0. Disponível em . ISSN 1415-6954. Acesso em15 set. 2006. ANDRÉ, M. Pesquisa, formação e prática docente. In: ANDRÉ, M. (Org.). O papel da pesquisa na formação e na prática dos professores. 4. ed. Campinas: Papirus, 2001. BAKHTIN, M. M. Estética da criação verbal. 2ª ed. São Paulo: Martins Fontes, 1997. BRASIL. Ministério da Educação e do Desporto. Rede Nacional de Formação Continuada de Professores de Educação Básica: orientações gerais. 2005. Disponível em . Acesso em: 02 jul. 2006. FERREIRA, A. B. H. Novo Dicionário Aurélio da Língua Portuguesa. 2ª ed. Rio de Janeiro: Nova Fronteira, 1995. FREIRE, P. Pedagogia da autonomia: saberes necessários à prática educativa. 25ª ed. São Paulo: Paz e Terra, 2002. FREITAS, D.; VILLANI, A. Formação de professores de ciências: um desafio sem limites. Investigação em Ensino de Ciências. v. 07, nº 03. Porto Alegre, dez. 2002. Disponível em: . Acesso em 15 ago. 2006. GAUCHE, R. Contribuição para uma Análise Psicológica do Processo de Constituição da Autonomia do Professor. 2001. 213f. Tese (Doutorado em Psicologia) – Instituto de Psicologia, Universidade de Brasília, Brasília. GOODSON, I. Dar voz ao professor: as histórias de vida dos professores e o seu desenvolvimento profissional. In: NÓVOA, A. Vidas de professores. 2ª ed. Porto: Ed. Porto, 1995. LIMA, M. E. C. C. Sentidos do trabalho: a educação continuada de professores. Belo Horizonte: Autêntica. 2005.

181

MALDANER, O. A. A formação continuada de professores: ensino-pesquisa na escola. 1997. 418 f. Tese (doutorado em ensino de Ciências) – Faculdade de Educação, Universidade Estadual de Campinas, São Paulo. MIZUKAMI, M. G. N., et al. Escola e aprendizagem da docência: processos de investigação e formação. São Carlos: EdUFSCar, 2002. _____________. A pesquisa sobre formação de professores: metodologias alternativas. In.: BARBOSA, R. L. L (Org). Formação de Educadores: desafios e perspectivas. São Paulo: Editora UNESP, 2003. NÓVOA, A. Os professores e as histórias da sua vida. In: NÓVOA, A. Vidas de professores. 2ª ed. Porto: Ed. Porto, 1995. PIMENTA, S. G.; GHEDIN, E. (Org.) O Professor Reflexivo no Brasil: gênese e crítica de um conceito. São Paulo: Cortez, 2002. PONTE, J. P. O inteccionismo simbólico e a pesquisa sobre a nossa própria prática. Revista Pesquisa Qualitativa. São Paulo. Ano 1, n. 1, p.107-131. 2005. TARDIF, M. Saberes docentes e formação profissional. Petrópolis-RJ: Vozes, 2002. ZABALZA, Miguel A. Diários de Aula: um instrumento de pesquisa e desenvolvimento profissional. Trad. Ernani Rosa. Porto Alegre: Artimed, 2004.

A inter-relação dos conhecimentos científico, cotidiano e escolar no ensino de gases Helena Cristina Aragão de Sá e Roberto Ribeiro da Silva

volume 1 , 2006

11

i

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA Decanato de Pesquisa e Pós-Graduação Instituto de Física Instituto de Química PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE CIÊNCIAS MESTRADO PROFISSIONALIZANTE EM ENSINO DE CIÊNCIAS

A INTER-RELAÇÃO DOS CONHECIMENTOS CIENTÍFICOS, COTIDIANO E ESCOLAR NO ENSINO DE GASES

HELENA CRISTINA ARAGÃO DE SÁ

Proposta de ação profissional resultante da dissertação realizada sob orientação do Prof. Dr. Roberto Ribeiro da Silva e apresentada à banca examinadora como requisito parcial à obtenção do Título de Mestre em Ensino de Ciências – Área de Concentração “Ensino de Química”, pelo Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências da Universidade de Brasília.

Brasília – DF

Dezembro 2006

ii

SUMÁRIO

MÓDULO DE ENSINO: OS GASES E A ATMOSFERA TERRESTRE .............. 177 Apresentação do módulo .......................................................................................... 177 Sugestões Gerais de Trabalho .................................................................................. 182 UNIDADE 1: ORIGEM E COMPOSIÇÃO DA ATMOSFERA TERRESTRE .... 184 1.1. Apresentação da Unidade .................................................................................. 184 1.2. Sugestões de Atividades com os Alunos ........................................................... 189 UNIDADE 2: GASES DA ATMOSFERA TERRESTRE ......................................... 192 2.1. Estudo do Gás Nitrogênio ................................................................................. 192 2.2. Estudo do Gás Oxigênio ................................................................................... 198 2.3. Estudo dos Gases Raros .................................................................................... 204 2.4. Estudo do Gás Carbônico .................................................................................. 209 UNIDADE 3: AS GRANDES ALTERAÇÕES DA ATMOSFERA ......................... 215 3.1. A Camada de Ozônio ........................................................................................ 215 3.2. O Efeito Estufa .................................................................................................. 222 3.3. A Chuva Ácida .................................................................................................. 226 UNIDADE 4: GRANDEZAS DO ESTADO GASOSO .............................................. 231 4.1. Grandezas e Unidades de Medidas ................................................................... 231 4.2. Pressão .............................................................................................................. 240 4.3. Temperatura ...................................................................................................... 247 4.4. Volume .............................................................................................................. 258

iii

UNIDADE 5: PROPRIEDADES DOS GASES .......................................................... 266 5.1. Compressão e Expansão dos Gases ................................................................... 266 5.2. Difusão dos Gases ............................................................................................. 275 UNIDADE 6: LEI DOS GASES ................................................................................... 284 6.1. Lei dos Gases .................................................................................................... 284 6.2. Transformação Isotérmica ................................................................................. 295 6.3. Transformação Isobárica ................................................................................... 298 6.4. Transformação Isocórica ................................................................................... 300 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................ 304

177

MÓDULO DE ENSINO: OS GASES E A ATMOSFERA TERRESTRE

¾

APRESENTAÇÃO DO MÓDULO

Neste módulo o estudo da atmosfera terrestre será desenvolvido em seis unidades. Cada unidade por sua vez, será composta de uma ou mais atividades. Em cada unidade procurar-se-á integrar, sempre que possível, importantes aspectos do ensino de Química, a saber: a) Contextualização; b) Experimentação; c) História da Ciência. Estes aspectos são analisados e discutidos a seguir:

9

CONTEXTUALIZAÇÃO

Este módulo de ensino propõe o estudo da Química com a preocupação social e consciente do papel do homem na natureza, fazendo com que o aluno adiquira conhecimentos mínimos de Química para poder participar com maior fundamentação na sociedade atual. É primordial ter-se consciência de que a disciplina Química deve ser tratada de forma sistemática, superando assim a fragmentação e a linearidade de ensino, favorecendo e estimulando a relação entre os assuntos, o que é essencial para que haja uma visão articulada do ser humano com o meio natural, bem como sua atuação para construir e transformar esse

178

meio. Assim, o objetivo do ensino, em cada área de conhecimento, deve envolver, de forma combinada, o desenvolvimento de conhecimentos práticos contextualizados, que respondam às necessidades da vida contemporânea e ao desenvolvimento de conhecimentos mais abstratos que correspondam a uma cultura geral e uma visão atual do mundo. Por isso, um dos objetivos deste módulo de ensino é fornecer conhecimentos relevantes, para que os alunos possam compreender os conceitos de Química e seu papel social. Sendo assim, o módulo foi organizado por meio de uma abordagem temática. Nessa perspectiva, o enfoque está em explorar os aspectos da vivência do aluno, envolvendo, assim, atividades que, em sua gênese, são diferentes das adotadas para os tradicionais problemas escolares. Assim, busca-se neste módulo fortalecer a relação escola-cotidiano, de modo que a aprendizagem seja orientada a partir daqueles problemas que, de uma forma ou outra, afligem a comunidade em seu dia-adia, para que o educando possa vir a assumir responsabilidades sociais, individuais e coletivas. Neste módulo a seleção de conceitos fundamentais e sua organização são feitas através de um tema gerador que é a “atmosfera terrestre”, promovendo assim um maior interrelacionamento entre as informações químicas. Com base neste tema e com o auxílio do livro paradidático “A atmosfera terrestre1”, o assunto é organizado, fazendo-se necessário que os alunos busquem e sistematizem conhecimentos através de atividades problematizadoras. A escolha dessa abordagem temática propicia a discussão de uma realidade complexa e multifacetada, comportando abordagens e atividades multidisciplinares, a fim de buscar uma compreensão mais ampla dos problemas envolvidos.

9 1

EXPERIMENTAÇÃO

TOLENTINO, M.; ROCHA-FILHO, R..;SILVA, R.R. Atmosfera terrestre. 10a impressão. São Paulo: Moderna, 2004.

179

As tendências atuais no ensino de Ciências enfatizam que os conhecimentos de Química devem contribuir para a formação de uma cultura científica, possibilitando Ao aluno a interpretações de fenômenos, bem como a compreensão da evolução tecnológica da sociedade. E no que tange este ensino, as atividades experimentais são um importante recurso didático. A potencialidade da experimentação está em ajudar os alunos a aprender através do estabelecimento de inter-relações entre os saberes teóricos e práticos inerentes aos processos do conhecimento escolar em ciência. A utilização de experimentos deve basear-se na problematização, tematização e contextualização de determinados fenômenos, pois a ausência dos mesmos podem fazer com que os alunos tornem por ‘reais’ fórmulas de substâncias químicas ou modelos expressos nas salas de aula. Assim, as experiências propostas neste módulo, envolvem articulações dinâmicas, permanentes e inclusiva entre três níveis de conhecimentos nunca dissociados entre si: o fenomenológico ou empírico, o teórico ou ‘de modelos’ e o representacional ou da linguagem.

180

O nível fenomenológico (macroscópico) caracteriza-se pela visualização concreta ou pelo manuseio de materiais, de substâncias e de suas transformações, bem como pela descrição, análise ou determinação de suas propriedades. O nível representacional compreende a representação das substâncias por suas respectivas fórmulas e de suas transformações por meio de equações químicas. O nível teórico (microscópico) caracteriza-se por uma natureza atômico-molecular, isto é, envolve explicações com base em conceitos abstratos como átomo, molécula, íon, elétron etc., para racionalizar, entender e prever o comportamento das substâncias e de suas transformações, isto é, daqueles fenômenos observados no nível macroscópico. No decorrer do módulo, os experimentos mantêm constante e explicita a inter-relação entre os níveis macroscópicos e microcópicos do conhecimento químico, de forma que o aluno consiga compreender a estreita relação entre eles. Neste sentido, supera-se a visão linear, diretiva, alienada e alienante de ciência e do ensino experimental de ciências, na medida que os alunos venham a ser ativamente envolvidos em discussões teóricas relativas a resultados experimentais, na forma de interpretações e explicações dinâmicas e interativas.

9

HISTÓRIA DA CIÊNCIA

A História da Ciência, dentro de uma perspectiva crítica, contribui para o aluno desconstruir a idéia de ciência como produto pronto e acabado, destituído de conflito, para definição do que se entende como verdade. Além disso, podemos facilitar o processo de ensino-aprendizagem se não nos apegarmos a uma perspectiva continuísta de interpretação da história da ciência. Assim, colocamos o aluno diante dos processos históricos de construção

181

de teorias científicas, de forma a situá-los, não apenas internamente à ciência, mas em relação à sociedade como um todo. A História da Ciência não tem todas as respostas para a crise do ensino contemporâneo, porém possui algumas delas: pode humanizar as ciências e aproximá-las dos interesses pessoais, éticos, culturais e políticos da comunidade; pode tornar as aulas de ciências mais desafiadoras e reflexivas, permitindo, deste modo, o desenvolvimento do pensamento crítico; pode contribuir para a superação do “mar de falta de significação”, no qual as fórmulas e equações são recitadas sem que muitos cheguem, a saber, o que significam; pode melhorar a formação do professor auxiliando o desenvolvimento de uma epistemologia da ciência mais rica e mais autêntica, ou seja, de maior compreensão da estrutura das ciências bem como do espaço que ocupam no sistema intelectual das coisas. A história da Química neste módulo é abordada em pequenos trechos, denominados Pitadas da História, que além de apresentar tais fatos históricos servem também para aumentar a motivação e consolidar a construção de um conceito.

182

¾

SUGESTÕES GERAIS DE TRABALHO

Como foi dito anteriormente, este módulo de ensino terá como suporte o uso do livro paradidático “A atmosfera terrestre”. Este livro pode ser adquirido pela escola para seu uso interno na biblioteca ou pode ser sugerida a compra do mesmo pelos alunos, de acordo com o perfil de cada escola. É importante deixar claro, que o livro paradidático deve servir apenas como uma ferramenta de suporte, pois o seu uso será restringido à leitura de alguns textos previamente escolhidos que irão proporcionar a fundamentação das atividades propostas. Os textos solicitados do livro paradidático possuem uma leitura de fácil compreensão que servirão para apresentar conceitos químicos ao nível de entendimento de qualquer leitor. Recomenda-se que as leituras sejam posteriormente discutidas com os alunos, a fim de relacionar e ressaltar idéias que os alunos já tenham sobre os conceitos a serem adquiridos, tornando estes um conteúdo potencialmente significativo. O módulo traz ainda uma série de experimentos vinculados às atividades que poderão ser utilizados pelo professor em suas aulas, no entanto a formulação dessas práticas possibilita que o professor proponha seus próprios questionamentos junto a sua turma, uma vez, que não se trata de atividades rígidas, pois dependem do perfil do aluno e do contexto escolar. As experiências devem ser previamente testadas pelo professor. Isto é, além de permitir a verificação das condições dos reagentes e dos instrumentos disponíveis no laboratório, possibilitará também a reflexão sobre as possíveis perguntas e respostas, e eventuais dificuldades dos alunos.

183

Em escolas nas quais não há laboratório, ou o material disponível é limitado, as experiências podem ser realizadas por demonstração. Caso contrário, por grupos de no máximo quatro alunos, o que favorece observações mais cuidadosas e diversificadas. O módulo proporciona duas seções, chamadas de “Pitadas da História” e “Leituras Complementares”, nas quais o professor irá encontrar vários textos que irão auxiliar e dar suporte às atividades propostas. A primeira seção apresenta aspectos históricos e filosóficos que ajudam a entender a ciência como algo dinâmico e em constante transformação, enquanto a segunda traz informações complementares que contribuem para um melhor desempenho do professor ao propor as atividades.

184

UNIDADE 1: ORIGEM E COMPOSIÇÃO DA ATMOSFERA TERRESTRE

9 Apresentação da Unidade

Nessa unidade de ensino são propostas cinco atividades que procuram relacionar o tema – origem e composição da atmosfera terrestre – com aspectos sociais e químicos. Além de ter caráter motivador, estas atividades atuam como organizadores, relacionando conceitos químicos com idéias que os alunos possam ter sobre esses assuntos, derivados de crenças e de observações de fatos cotidianos. As atividades propostas consistem: 1. Leitura do texto “A capa gasosa da Terra”2. O texto deve ser lido pelos alunos, sob coordenação do professor. 2. Elaboração de um mapa conceitual. Para a realização dessa atividade, é de suma importância que o professor faça uma leitura do texto complementar “O mapa conceitual”. Este texto traz informações sobre a relevância do mapa conceitual, suas características, maneiras para sua construção e alguns exemplos de mapas construídos sobre o tema em questão. 3. Confecção de mapas conceituais pertinentes a cada seção do capítulo 1, por grupos de alunos. 4. Apresentação dos mapas pelos grupos.

2

Capítulo 1, do livro paradidático “A atmosfera terrestre” dos autores Mário Tolentino, Romeu Rocha Filho e Roberto da Silva, editora moderna, 10a impressão, p.7-25.

185

5. Debate sobre questões pertinentes aos mapas e o ao texto, abordando os seguintes conceitos: átomos, moléculas, íons, elementos químicos, substâncias simples, substâncias compostas, condensação, energia. Como sugestões para discussão são apresentadas as seguintes questões: ƒ

Como os avanços tecnológicos influenciam a ciência e a história da humanidade?

Dê exemplos de descobertas científicas que alteraram os hábitos de vida das pessoas. ƒ

Por que a capa gasosa da Terra é tão importante para a existência e a sobrevivência

da vida tal como a conhecemos? ƒ

Qual a importância das diversas regiões (estruturas) existentes na atmosfera

terrestre? ƒ

Como foi o processo de formação dos átomos dos primeiros elementos químicos

de acordo com a teoria do Big-Bang? ƒ

Por que a composição atmosférica atual é diferente da composição inicial

(primitiva) da Terra? Quais os fatores que influenciaram tais modificações? ƒ

Cite alguns processos naturais e tecnológicos que alteram a composição

atmosférica? ƒ

Quais são os aspectos referentes à atmosfera terrestre que diferenciam a Terra dos

outros planetas?

Leitura Complementar Nº 01

O Mapa Conceitual

O que são mapas conceituais? De uma maneira geral, mapas conceituais são diagramas que indicam relações entre conceitos. Mas especificamente, podem ser interpretados como diagramas hierárquicos que

186

procuram refletir a organização conceitual de uma disciplina ou de parte dela. Ou seja, sua existência deriva da estrutura conceitual de uma disciplina. O mapa conceitual pode ser simultaneamente: (i) um recurso de aprendizagem ao dispor dos alunos; (ii) um método para encontrar e explicitar significados para os materiais de estudo; (iii) uma estratégia que estimula a organização dos materiais de estudo.

Por quê construir mapas conceituais? A elaboração de mapas conceituais é um procedimento interessante que nos permite investigar o modo que os alunos estão empregando para pensar e operar com conceitos. Os mapas permitem-nos identificar os atributos de critérios que eles utilizam para incluir objetos numa classe, para relacionar um conceito com outro e para definir um conceito. Os mapas conceituais podem ser usados para mostrar relações significativas entre conceitos ensinados em uma única aula, em uma unidade de estudo ou em um curso inteiro. São representações concisas das estruturas conceituais que estão sendo ensinadas e, como tal, provavelmente facilitarão a aprendizagem dessas estruturas. Entretanto, diferentemente dos materiais didáticos, mapas conceituais não são auto-instrutivos: devem ser explicados pelo professor. Além disso, embora possam ser usados para dar uma visão geral do tema em estudo é preferível usá-los quando os alunos já têm uma certa familiaridade com o assunto, de modo que sejam potencialmente significativos e permitam a integração, reconciliação e diferenciação dos conceitos. A construção de mapas conceituais oferece perspectiva de melhoria das práticas educativas e são valiosos instrumentos para a investigação educativa. Dirigem a atenção, tanto do estudante como do professor, sobre um reduzido número de idéias importantes nas quais se deve concentrar qualquer tarefa específica de aprendizagem.

187

Dessa forma, os mapas são utilizados como instrumento de ensino e/ou de aprendizagem. Além disso, podem também ser utilizado como auxiliares na análise e planejamento do currículo, particularmente na análise do conteúdo curricular. Todavia, em cada um destes usos, mapas conceituais podem ser sempre interpretados como instrumento para “negociar significados”.

Como construir mapas conceituais? Existem várias maneiras de traçar um mapa conceitual, ou seja, há diferentes modos de representar uma hierarquia conceitual em um diagrama. Porém, existem alguns passos que podem ser empregados para sua elaboração: (i)

Selecione os conceitos pertinentes ao tema.

(ii)

Ordene os conceitos partido das idéias mais amplas e inclusivas.

(iii)

Comece a construir o mapa, colocando o conceito mais geral superordenado no

topo do diagrama, por é esse o conceito que irá organizar o mapa. (iv)

Disponha os outros conceitos obedecendo à hierarquia, debaixo do conceito

principal. Nesse caso, use a lista do segundo passo - conceitos já ordenados – para construir o mapa. Lembre-se que, muitas vezes, dois ou mais conceitos apresentam o mesmo nível de generalização, portanto, deverão situar-se na mesma linha. (v)

Identifique os conceitos relacionados e desenhe uma linha entre eles. Dê a

essas linhas um nome que defina a relação entre os conceitos, de modo que sejam lidos como uma afirmação ou proposição válida. Lembre-se que essas ligações ou relações geram significados. (vi) alteração.

Volte a trabalhar na estrutura do mapa para verificar se é preciso fazer alguma

188

(vii)

Verifique se existem ligações cruzadas entre os conceitos. Essa fase do

trabalho pode gerar novas relações e, portanto, novos significados. (viii) Os exemplos devem ser ligados a seus conceitos bases. (ix)

Faça uma última revisão e lembre-se que não existe uma forma pré-definida de

desenhar um mapa conceitual. À medida que a compreensão das relações entre os conceitos muda, o mesmo acontece com os mapas conceituais. A seguir, apresentamos um exemplo de mapa conceitual, elaborado a partir da leitura do texto “Origem da Atmosfera Terrestre”, contido no capítulo 1 do livro paradidático “A Atmosfera Terrestre”.

Mapa Conceitual – Origem da atmosfera terrestre

189

9

Sugestões de atividades com os alunos

ƒ

Atividade 1 – Leitura do texto “A capa gasosa da Terra”.

ƒ

Atividade 2 – Confecção pelos alunos de um mapa conceitual.

Para a elaboração de mapas conceituais, os alunos devem se familiarizar com o assunto e aprender a construí-los, seguindo algumas regras. Por isso, torna-se importante fazer uma pequena atividade em que os alunos relacionarão alguns conceitos e construirão seu mapa conceitual.

Construção de um mapa conceitual

Para construir um mapa conceitual sobre a natureza da matéria, sugerimos os seguintes passos: 1. Selecione juntamente com os alunos, alguns conceitos relativos ao tema: natureza da matéria. Por exemplos: nitrogênio, substância composta, ferro, água, substâncias simples, açúcar, substância. 2. Peça que os alunos ordene os conceitos acima, partindo das idéias mais amplas e inclusivas, como por exemplo os conceitos de: substâncias, substâncias simples e substâncias compostas, em direção às idéias mais específicas (exemplos: ferro, nitrogênio, açúcar, água).

190

3. Depois de ordenar, peça que os alunos construam seus mapas, dispondo e obedecendo à hierarquia dos conceitos. Não esquecendo também de relacionar os conceitos entre si. 4. Ressalte aos alunos que não existe o mapa conceitual correto, ou seja, não há um único modo de pensar sobre aquele tema. Um possível mapa envolvendo esses conceitos é:

ƒ

Atividade 3 – Elaboração de um mapa conceitual pertinente ao texto da atividade

1. Após a realização da atividade descrita acima, separe os alunos em seis grupos. Cada grupo de alunos ficará responsável por ler novamente uma das seções do capítulo 1 e, a partir dessa leitura elaborar um mapa conceitual sobre o tema abordado. O mapa definitivo de cada grupo deve ser confeccionado em cartolinas, papeis pardos etc. As seções que devem ser divididas para os grupos são: a. Origem da atmosfera terrestre; b. Estrutura da atmosfera terrestre; c. Composição da atmosfera; d. Importância e papel fundamental da atmosfera;

191

e. Terra, atmosfera, vida e ser humano; f. Atmosfera de outros planetas do Sistema Solar.

ƒ

Atividade 4 – Após a confecção por cada grupo de seu mapa conceitual, esses

serão apresentados para a turma, por meio de cartazes.

ƒ

Atividade 5 – A partir das apresentações feitas pelos alunos serão discutidas as

relações entre conceitos, bem como assuntos pertinentes ao texto.

192

UNIDADE 2: GASES DA ATMOSFERA TERRESTRE

9 Apresentação da Unidade

Nessa unidade de ensino são propostas atividades que procuram evidenciar a importância e as diferentes aplicações e obtenções dos gases presentes na atmosfera terrestre, tais como: nitrogênio, oxigênio, gases raros (hélio, neônio, argônio, xenônio e criptônio) e gás carbônico. Com base na análise do quadro da composição do ar, descrito no texto “A capa gasosa da Terra” (do livro paradidático, p.16), são propostas atividades que descrevem e caracterizam alguns gases presentes na atmosfera terrestre. Para uma melhor compreensão dos conceitos que são apresentados nesta unidade de ensino, esta foi estruturada em quatro partes, conforme os gases a serem estudados: Parte A – Estudo do gás nitrogênio; Parte B – Estudo do gás oxigênio; Parte C – Estudo dos gases raros; Parte D – Estudo do gás carbônico.

Parte A – Estudo do gás nitrogênio

As atividades propostas para o estudo do gás nitrogênio consistem: 1. Leitura do texto: “O gás sem vida”

193

No intuito de motivar os alunos, bem como apresentar uma ciência dinâmica e em constante transformação, é de suma importância que o professor faça uma leitura do texto da seção “Pitadas da História”. Este texto traz informações sobre a descoberta e obtenção do nitrogênio, bem como algumas propriedades características desse gás. 2. Realização do experimento: “Por que o nitrogênio cristaliza a borracha?”. Esta prática deve ser feita por demonstração. Porém, antes, o professor deve enfatizar a relação desta atividade com o texto da atividade anterior. 3. Debate sobre questões pertinentes ao experimento e ao enredo histórico, abordando os seguintes conceitos: temperatura de ebulição, mudança de estado, vaporização, solidificação. Como sugestões para discussão são apresentadas as seguintes questões: ƒ

Qual a porcentagem de nitrogênio na atmosfera terrestre?

ƒ

Qual a importância do nitrogênio líquido para a indústria? Cite algumas de suas

aplicações. ƒ

Qual a importância do nitrogênio para a agricultura?

ƒ

Como o nitrogênio se incorpora aos solos ou às plantas?

ƒ

Quais os prejuízos ocasionados pela falta de nitrogênio no solo? Quais medidas

devem ser tomadas pelo agricultor, para sua reposição?

Pitadas da História Nº 01 O gás sem vida

Por volta de 1722 Joseph Priestely (1733-1780) realizava experiências queimando corpos em vasos fechados, e observava que, exaurindo o oxigênio do ar restava ainda um gás

194

inerte junto ao gás carbônico. O gás recém descoberto não ativava a combustão e não podia ser respirado; sendo denominado “ar mefítico”. Já Lavoisier (1743-1794), preferia chamá-lo de azoto (do grego azoti, sem vida). O nome nitrogênio só foi dado por Jean-Antonie-Claudi Chaptal, em1790, quando se percebeu que o nitrogênio era um constituinte do ácido nítrico e dos nitratos (do grego geniu, formado de, nitron, de nitratos). Porém, no séc VIII o chinês Mao-Khoa já dizia que:

“O ar era composto por duas coisas: Yan, ou ar completo, e Yn, ou ar incompleto. O ar ordinário poderia tornar-se mais perfeito usando metais, enxofre ou carvão para roubar parte do seu Yn; ao se queimarem no ar, combinam-se com Yn” ( Mao-Khoa, citado por Peixoto, 1996, p.51).

No entanto a ‘descoberta’ do nitrogênio só foi anunciada na tese de doutorado de Daniel Rutherford, em 12 de setembro de 1772, na Universidade Edinburgo, no qual descreve algumas propriedades do gás. Sua tese foi sugerida e orientada por um famoso químico da época, Joseph Black (1728-1799). Em seus experimentos, Black notou que, ao queimar uma substância orgânica no ar, restava um certo volume de gás, mesmo depois de ser retirado todo o gás carbônico produzido na queima. Assim, Black sugeriu a Rutherford que ele estudasse a natureza daquele ar residual, que mais tarde Rutherford chamaria de ar nocivo, porque não servia para manter a vida. Tal característica do gás nocivo foi comprovada ao realizar experimentos com camundongos. Assim Rutherford verificou que, quando o animal morria, o volume do ar havia se reduzido para 9/10 do volume inicial. E ao retirar o gás carbônico, houve uma redução de

195

1/11 do volume desse ar residual. Porém mesmo realizando tal experimento, Rutherford não percebeu que o nitrogênio era componente do ar atmosférico. Apesar das contribuições inerentes ao trabalho de Rutherford, naquela mesma época, também se dedicaram ao estudo do nitrogênio, Carl W. Scheele, que o isolou, Henry Cavendish, Joseph Priestely entre outros.

EXPERIMENTO: Por que o nitrogênio cristaliza a borracha?

CONTEXTO O nitrogênio constitui a maior parcela dos constituintes do ar. A palavra nitrogênio significa “sem vida”, designação dada pelos gregos, e depois utilizada por Priestely, para indicar que este gás não era utilizado na respiração nem na combustão. O nitrogênio no estado líquido é utilizado no congelamento de materiais moles (carne e borracha, por exemplo) para posterior trituração. Mas por que o nitrogênio cristaliza a borracha?

MATERIAIS Nitrogênio líquido, pinça metálica, bolinhas de borracha e luvas térmicas.

PROCEDIMENTO Observe o nitrogênio líquido. Verifique a flexibilidade da bolinha de borracha. A seguir com auxílio da pinça, mergulhe a bolinha no nitrogênio líquido por alguns minutos. Retire a bolinha do nitrogênio líquido e com o auxílio de uma luva térmica, lance-a contra a parede.

196

OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA O nitrogênio líquido libera bolhas (o líquido parece estar fervendo) e uma fumaça branca. Ao mergulhar a bolinha de borracha, esta se congela, tornando-se dura e quebradiça. Assim, quando lançada à parede se quebra em pedaços.

INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA O nitrogênio líquido encontra-se a -196 ºC. A esta temperatura ele está em ebulição, isto é, passando do estado líquido para o estado de vapor (vaporização). Já a borracha à temperatura ambiente é um material flexível. A 25 ºC, as cadeias podem enrodilhar-se de uma forma a outra, milhares de vezes. Quando a borracha é resfriada ocorre à formação de regiões chamadas cristalitos, mas ainda persiste muito material amorfo onde o enrodilhamento acentuado confere ao polímero flexibilidade. Com o resfriamento a -196 ºC (nitrogênio líquido) o enrodilhamento torna-se cada vez mais lento, a mobilidade de cadeia é insignificante e o polímero é um sólido duro, vítreo e quebradiço.

EXPRESSÃO REPRESENTACIONAL Polímero à temperatura ambiente

Polímero submetido a baixas temperaturas

197

INTERFACE CIENCIA-TECNOLOGIA-SOCIEDADE Outra aplicação importante, e mais conhecida, do nitrogênio líquido consiste na preservação de materiais biológicos, tais como sangue e sêmen. A 196 graus Celsius negativos, a durabilidade desses materiais biológicos é consideravelmente prolongada, pois a maioria das reações químicas praticamente cessa a baixas temperaturas. Essa tecnologia permitiu a expansão dos processos de inseminação artificial em animais, levando a uma acentuada melhoria de rebanhos pelo uso de sêmen provindo de reprodutores altamente selecionados. Uma aplicação recente é o armazenamento de sangue de cordões umbilicais em nitrogênio líquido. Esse material contém células-tronco formadoras de sangue, as quais apresentam boas perspectivas para o tratamento de diversas doenças graves, como leucemia, outros tipos de câncer e distúrbios imunológicos.

9

Sugestões de atividades com os alunos

ƒ

Atividade 1 – Realização de experimento.

Mesmo que a prática experimental seja feita por demonstração, nesta atividade os alunos devem observar sua realização, bem como analisar os fenômenos observados.

ƒ

Atividade 2 – A partir do conhecimento histórico e da realização do experimento

serão discutidas as relações dos conceitos químicos pertinentes.

198

Parte B – Estudo do gás oxigênio

As atividades propostas para o estudo do gás oxigênio consistem: 1. Leitura do texto “O ar deflogisticado”. Nesta atividade é apresentado ao professor mais um texto da seção “Pitadas da História”. Este texto traz informações sobre a descoberta e obtenção do gás oxigênio, bem como algumas propriedades características desse gás. 2. Realização do experimento: “Por que a garrafa fica azul?”. Esta prática deve ser realizada por grupos de três ou quatro alunos. Antes de começar o experimento, o professor deve alertar os alunos os cuidados que devem tomar no laboratório. Entre eles, deve-se destacar principalmente: caso algum material atinja a pele, lavar imediatamente o local afetado com bastante água. Os materiais necessários são simples e alguns, como, por exemplo, garrafa PET, frascos de 200 a 300 mL de vidro ou plásticos transparentes, podem ser trazidos de casa pelos alunos. A soda cáustica (hidróxido de sódio) e glicose (dextrose), se não houver no laboratório, serão facilmente encontrados em supermercados. Para o experimento, será necessário que o professor prepare solução aquosa de azul de metileno 1 ou 2%. Os alunos devem ser instruídos quanto às precauções a serem tomadas na manipulação dos materiais. Deve-se salientar que a soda cáustica não deve ser tocada com as mãos. 3. Debate sobre questões pertinentes ao experimento e ao enredo histórico, abordando os seguintes conceitos: reações químicas, reagentes, produtos, agente redutor, agente oxidante. Como sugestões para discussão são apresentadas as seguintes questões: ƒ

Por que o oxigênio é um gás de grande importância para a vida terrestre?

199

ƒ

Como o oxigênio é transportado dentro do corpo humano?

ƒ

Quais são as principais aplicações do oxigênio na indústria?

ƒ

Por que nos hospitais o oxigênio é armazenado no estado líquido? Quais as

vantagens desse tipo de armazenamento?

Pitadas da História Nº 02 O ar deflogisticado

Em 1771, o farmacêutico suíço Carl W. Scheele (1742-1786) obteve o oxigênio (denominado por ele, ar vitríolo) de várias formas, como, por exemplo, aquecendo KNO3, ou Mg(NO3)2, ou HgO, ou uma mistura de H3AsO4 e MnO2, porém o seu trabalho não obteve reconhecimento imediato. Por isso, muitos atribuem a Joseph Priestely (1733-1780) o seu descobrimento, que ocorreu em 1 de agosto de 1774. Priestley era um estudioso da qualidade do ar. Tal fato contribuiu para que ele notasse que a colocação de plantas em redomas, no qual já haviam sido queimadas velas, ou onde ratos haviam sido mortos por asfixia, melhorava a qualidade do ar, a ponto de velas poderem ser novamente acesas, ou onde ratos podiam novamente sobreviver. A este tipo de ar Priestley deu o nome de “ar deflogisticado” (o conceito de flogístico era aceito por todos os grandes cientistas da época). No entanto, a obtenção deste ar, se deu em um experimento, no qual Priestley aqueceu cal de mercúrio (óxido vermelho de mercúrio ou óxido mercúrico), em um vidro aquecido, liberando um gás que foi coletado em água. Este gás tinha as propriedades do “ar deflogisticado”: estava descoberto o oxigênio.

200

O próprio Priestley respirou o “ar deflogisticado” e escreveu que, até aquele momento, apenas ele e seus ratos haviam feito isso, mostrando desconhecer que o gás era o oxigênio, que ele respirou por toda sua vida. Esse desconhecimento de Priestley o levou a interpretar os resultados obtidos de acordo com a teoria do flogístico. Segundo ele, o aquecimento de óxido de mercúrio retirava flogístico do ar. Por isso, a queima da vela e a respiração dos ratos ocorriam mais facilmente, já que havia mais espaço para que o flogístico fosse liberado pela combustão e pela respiração. Logo após essa experiência com óxido de mercúrio, Priestley foi a Paris, e assim, contou a Antonie-Laurent Lavoisier (1743-1794) detalhes da pesquisa. O químico francês Lavoisier já fazia pesquisas com o aquecimento de diversas substâncias. Ele estava certo ao acreditar que isso acontecia porque algumas substâncias reagiam com o ar, consumindo-o, enquanto outras liberavam gases. Ele conseguiu demonstrar que a reação inversa à feita por Priestely, ou seja, à produção de oxido de mercúrio a partir do mercúrio metálico, só acontecia na presença de ar, e que este ar perdia sua capacidade de queimar velas após a reação. Em 1777, o cientista francês deu a esse componente do ar o nome de oxigênio (do grego oxi, “azedo”, gênio, “gerador de” ou, “eu produzo”). Isso porque Lavoisier acreditava que o oxigênio estava presente em todos os ácidos. Assim, a Lavoisier cabe o mérito de ter rebatido definitivamente a teoria do flogístico: demonstrando que as reações de combustão não são reações de decomposição, em que uma substância perde flogísto, mas sim uma reação de combinação, na qual um metal reage com o oxigênio do ar para formar óxidos. Por fim, em 1781, Lavoisier indicava o oxigênio como o gás responsável pelo processo de combustão e da respiração. Assim, o oxigênio foi reconhecido como um gás de grande importância para a vida.

201

EXPERIMENTO: Por que a garrafa fica azul?

MATERIAIS 550 a 600 mL de água, 2 colheres e meia (colher de café) de hidróxido de sódio (soda cáustica), 9 colheres (colher de café) glicose (dextrose), 5 mL de solução aquosa de azul de metileno 1 ou 2%, 1 conta-gotas, 2 frascos de 200 a 300 mL de vidro ou plástico com tampa, 1 garrafa PET.

PROCEDIMENTO Coloque a água na garrafa PET. Acrescente quase todo o hidróxido de sódio (deixe um pouquinho para fazer eventuais ajustes finais na concentração). Agite até dissolver.Em seguida, coloque quase toda a glicose nesta garrafa PET e agite. Acrescente de 60 a 80 gotas da solução azul de metileno e agite. A solução resultante, com frasco tampado, deve apresentar-se incolor quando estiver em repouso. Se não descolorir, acrescente aos poucos o resto do hidróxido de sódio e da glicose até conseguir o efeito necessário, solução incolor. Coloque a solução em 2 frascos de 200 a 300 mL: um deve ficar semi-preenchido e o outro completamente preenchido, sem restar ar. Tampe os frascos. Rotule-os, indicando a situação de cada um: letra A, para o frasco semi-preenchido; letra B, para o frasco completamente cheio. Agite-os. A solução preparada tem vida útil de apenas algumas horas, não podendo ser armazenada. Se houver necessidade de se preparar solução-estoque para vários dias, proceda como segue: Dissolva o hidróxido de sódio usando metade da água necessária. Coloque esta solução em um fraco bem tampado e guarde-o. Com o restante da água dissolva a glicose,

202

guarde esta solução num segundo frasco bem tapado. Num terceiro frasco mantenha a solução de azul de metileno. Na hora de usar é só juntar volumes iguais das duas primeiras soluções e colocar algumas gotas de azul de metileno.

OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA No frasco A (semi-preenchido), o líquido, inicialmente incolor, fica azul depois da agitação e volta a ser incolor mediante repouso. Após várias agitações, a coloração azul vai ficando cada vez mais fraca. No frasco B (completamente preenchido) não surge a coloração azul.

INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA O azul de metileno na presença de glicose e hidróxido de sódio, reage com estas substâncias, transformando-se em uma outra, chamada leuco-metileno, que é incolor (reação de redução). Quando agitamos a garrafa semi-cheia, o oxigênio presente dentro da garrafa dissolvese na solução e em seguida reage com o leuco-metileno incolor, regenerando o azul de metileno (reação de oxidação). Como na garrafa cheia não há oxigênio, a reação não ocorre.

EXPRESSÃO REPRESENTACIONAL Reação 1: Azul de metileno (aq) + glicose (aq) + hidróxido de sódio (aq) → leuco-metileno (aq) + outros produtos (azul) (incolor) (incolor) (incolor)

Reação 2: Leuco-metileno (aq) + O2 (aq) → Azul de metileno + outros produtos (incolor) (azul)

203

INTERFACE CIENCIA-TECNOLOGIA-SOCIEDADE O oxigênio é obtido industrialmente pela liquefação do ar, sendo comercializado tanto na forma gasosa quanto na líquida. Como gás, tem largo uso na indústria de aço, para acelerar os processos de oxidação de impurezas geralmente existentes no ferro fundido que está sendo transformado em aço. Também é empregado em maçaricos de alta temperatura (superior a 3 mil graus Celsius). Já na forma líquida é empregado em grande escala na indústria aeroespacial, como componente de misturas combustíveis dos foguetes de lançamento de sondas ou aeronaves espaciais e nos hospitais, pois seu armazenamento na forma líquido, requer um menor volume a ser utilizado.

9

Sugestões de atividades com os alunos

ƒ

Atividade 1 – Realização de experimento.

Nesta atividade o aluno vai trabalhar com dados coletados durante a realização do experimento. Por isso é conveniente que o resultados obtidos e as observações feitas sejam anotadas.

ƒ

Atividade 2 – A partir do conhecimento histórico e da realização do experimento

serão discutidas as relações entre os seguintes conceitos: gás oxigênio, oxigênio dissolvido, reação de oxidação, reação de redução, equilíbrio químico.

204

Parte C – Estudo dos gases raros

As atividades propostas para o estudo dos gases raros consistem: 1. Leitura do capítulo “Escondidos na atmosfera”3 . O texto deve ser lido pelos alunos, sob coordenação do professor. 2. Realização do experimento: “Por que os gases raros emitem luzes?”. Caso não haja condições para a realização da experiência pelos alunos, ela poderá ser feita por meio de demonstração. Porém, antes, o professor deve enfatizar a relação desta atividade com o texto da atividade anterior. 3. Leitura do texto “Gases da atmosfera a serviço do homem”4. Somente a seção intitulada por “Gases Raros” do capítulo 4, deve ser lido pelos alunos, sob coordenação do professor. A partir da realização dessa atividade, os alunos terão noção de como são utilizados os gases raros na indústria e em outros campos. Facilitando assim, a realização da próxima atividade, no qual os alunos devem entrevistar pessoas que trabalhem com estes gases. 4. Realização de um estudo de espaço social Nesta atividade é proposta uma saída a campo com os estudantes para recolher informações em conversas com pessoas que trabalham com materiais que utilizam os gases raros 5. Debate sobre questões pertinentes ao experimento e ao estudo do espaço social, abordando os seguintes conceitos: pressão, átomos, elétrons, níveis de energia, freqüência, espectro eletromagnético.

3

Capítulo 2, do livro paradidático “A atmosfera terrestre” dos autores Mário Tolentino, Romeu Rocha Filho e Roberto da Silva, editora moderna, 10a impressão, p.26-36. 4

Capítulo 4, do livro paradidático “A atmosfera terrestre” dos autores Mário Tolentino, Romeu Rocha Filho e Roberto da Silva, editora moderna, 10a impressão, p.53-55.

205

Como sugestões para discussão são apresentadas as seguintes questões: ƒ

Qual é o gás raro mais abundante na atmosfera terrestre?

ƒ

Cite pelo menos uma aplicação industrial para cada gás raro.

ƒ

Por que os gases raros emitem luzes de diferentes cores, quando utilizados em

lâmpadas de néon? ƒ

Por que o hélio é utilizado em balões e atmosferas para mergulhadores?

EXPERIMENTO: Por que os gases raros emitem luzes?

CONTEXTO A utilização de iluminação para propagandas, tubo de luz, lâmpada fluorescente são muito comuns em nosso dia-a-dia, ou seja, os gases raros desempenham um papel bastante visível, mesmo que não os possamos ver. Mas por que os gases raros emitem luzes?

MATERIAIS Lâmpadas de néon, transformador, caixa de madeira, garras de jacarés e fios de cobre encapados.

PROCEDIMENTO Monte uma caixa de madeira no qual contenha uma base e duas laterais, fure orifícios nas laterais no diâmetro das lâmpadas de néon, em seguida insira as lâmpadas nos orifícios de acordo com as fotos abaixo. Logo após esse procedimento coloque fios elétricos nas lâmpadas em série, ligando os fios aos terminais do transformador. Finalizando essa etapa o aparelho pode ser ligado.

206

Foto 1 – Placa com lâmpadas de néon (sistema desligado). ligado).

Foto 2 – Placa com lâmpadas de néon (sistema

OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA Quando o aparelho com as lâmpadas de néon é ligado à energia elétrica, os tubos emitem diferentes cores de luz.

INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA Sob a ação de descargas elétricas e à pressão reduzida, os elétrons nos átomos (dos gases presentes na lâmpada de néon) são excitados (passam a estados de maior energia); quando esses elétrons se desexcitam (retornam a estados de menos energia), emitem luz de freqüências características. As freqüências correspondentes à luz emitida determinam a coloração, e o seu espectro compõe-se de faixas, raias ou bandas coloridas. No caso dos gases raros (substâncias simples), a presença e a disposição dessas bandas são características dos átomos que as constituem.

207

EXPRESSÃO REPRESENTACIONAL

Ao receber energia os elétrons são excitados e passam a estados de maior energia

Quando os elétrons se desexcitam retornam aos estados menor energia e emitem com luzes freqüência (cores) características.

Todas as cores que conhecemos estão situadas em uma pequena faixa, conhecida como região do visível no espectro eletromagnético.

INTERFACE CIENCIA-TECNOLOGIA-SOCIEDADE Uma utilização comum dos gases raros consiste no enchimento de tubos de anúncios luminosos, conhecidos como “lâmpadas de néon”. Esses gases emitem luz de diferentes cores: vermelha (neônio puro), rosa-pálido (hélio), azul (argônio), azul-pálido (criptônio) e verdeazulado (xenônio).

9

Sugestões de atividades com os alunos

ƒ

Atividade 1 – Leitura do capítulo “Escondidos na atmosfera”.

208

ƒ

Atividade 2 – Realização de experimento.

Mesmo que a prática experimental seja feita por demonstração, nesta atividade os alunos devem observar sua realização, bem como analisar os fenômenos observados, relacionando-os com as informações previamente trabalhadas na atividade 1.

ƒ

Atividade 3 - Realização de um estudo de espaço social.

Após a realização da atividade descrita acima, separe os alunos em seis grupos. Cada grupo de alunos ficará responsável em visitar pelo menos uma fábrica de placas de néon e entrevistar os funcionários do local, trazendo informações sobre o tema de estudo, os gases raros. Na preparação da entrevista, os alunos usarão perguntas “básicas ou obrigatórias” e deverão criar outras a partir do tema (gases raros e questões que sirvam para conhecer a realidade destes profissionais). Como sugestões para a entrevista são apresentadas as seguintes perguntas: ƒ

Há quanto tempo você trabalha com tubos de néon?

ƒ

Como se dá o funcionamento dos tubos?

ƒ

Quais as substâncias que vocês utilizam na fabricação dos tubos?

ƒ

De onde vem o material (gases raros) utilizado nos tubos?

ƒ

Onde são armazenados os resíduos (sobras) das substâncias utilizadas?

ƒ

Vocês utilizam algum equipamento de proteção ao trabalhar na fabricação destes

tubos? ƒ

Como ou com quem você aprendeu a fabricar esses tubos?

ƒ

Você gosta do que faz? Por quê?

Após a entrevista, cada grupo anotará e apresentará, em sala de aula, o que sua “leitura crítica” permitiu observar.

209

ƒ

Atividade 4 – A partir das apresentações feitas pelos grupos serão verificadas e

discutidas as diferentes ou coincidentes leituras.

Parte D – Estudo do gás carbônico

As atividades propostas para o estudo do gás carbônico consistem: 1. Leitura do texto “Van Helmont e o gás silvestre”. Nesta atividade é apresentado ao professor mais um texto da seção “Pitadas da História”. Este texto traz informações sobre as dificuldades encontradas para a descoberta e obtenção do gás carbônico, bem como algumas propriedades características desse gás. 2. Realização do experimento: “Existe gás silvestre na atmosfera?”. A utilização desse experimento reforça a contextualização de processos históricos de construção da ciência, pois este se baseia em uma das práticas utilizadas pelo cientista Van Helmont na obtenção do CO2, descrito na seção “Pitadas da História” com o texto “Van Helmont e o gás silvestre”. Esta prática deve ser realizada por grupos de três ou quatro alunos. Os materiais necessários são simples e podem ser trazidos de casa pelos alunos 3. Debate sobre questões pertinentes aos experimentos e ao enredo histórico, abordando os seguintes conceitos: reação química, reagente, produto, substância, sistema homogêneo e heterogêneo. Como sugestões para discussão são apresentadas as seguintes questões: ƒ

Por que o gás carbônico é utilizado em extintores de incêndio? Quais são os outros

tipos de extintores existentes no comércio?

210

ƒ

Indique algumas propriedades inerentes ao gás carbônico.

ƒ

Por que ao enchermos balões de aniversário com gás carbônico, este não sobe?

ƒ

Por que o gás carbônico é importante para a conservação da vida terrestre?

ƒ

Quais os problemas provenientes do aumento da concentração de gás carbônico na

atmosfera terrestre? ƒ

Cite algumas atividades naturais e humanas que contribuem para o aumento da

concentração de gás carbônico na atmosfera terrestre? ƒ

Analise e critique a seguinte frase: “a Floresta Amazônica é o pulmão do mundo”.

Pitadas da História Nº 03 Van Helmont e o gás silvestre

Para o historiador da Química Ernst Von Meyer (1847-1916), Van Helmont deve ser considerado o verdadeiro “pai da química pneumática”. Se antes dele havia menção de “espíritos”, que sabemos hoje terem sido gases, estes passaram quase despercebidos, ao passo que Helmont ocupou-se dos gases de modo sistemático, chegando a muitas conclusões de natureza empírica. Os estudos de Van Helmont sobre gases foram realizados por volta de 1620, parece que a partir da seguinte constatação: Carvão (62 libras)

combustão

cinzas

+

“espírito” invisível

(1 libra)

Da combustão de 62 libras de carvão resultou uma libra de cinzas. O restante da matéria não pode ter desaparecido: formou-se um “espírito” invisível que não pode ser recebido e contido em recipiente nem ser reduzido a um corpo visível a não ser que sua

211

“semente” seja antes destruída. Percebeu também que este “espírito” era mais denso que o ar. O espírito ou gás obtido na combustão do carvão recebeu de Helmont o nome de gás silvestre, o nosso gás carbônico, ou dióxido de carbono, CO2, que assim foi a primeira substância gasosa a ser estudada pelos químicos. O qualificativo “silvestre” não tem relação com floresta (alusão à madeira ou ao carvão dela obtido), mas com selvagem, no sentido de indomável, incontrolável, “selvagem” mesmo (porque não foi possível conter ou “domar” o gás, guardando-o num recipiente por exemplo). Mais tarde, o gás silvestre foi estudado detalhadamente e de um ponto de vista mais “moderno” por Joseph Black (1728-1799) e Torbern Bergman (1735-1784). Segundo os estudos de Helmont, o gás silvestre forma-se não só na queima do carvão: Carvão

combustão

gás silvestre

mas em muitas outras reações e processos, como por exemplo: nos processos de fermentação; na combustão de madeira, álcool e outros materiais orgânicos; na putrefação; e na a reação de conchas ou “pedras de caranguejo” (lapides cancrorum) com vinagre. Muitos historiadores de orientação mais “moderna” ou “positiva” desconsideram as experiências de Helmont com o gás silvestre e atribuem à descoberta do gás carbônico, em 1755, a Joseph Black (denominando-o de “ar fixo”), que já praticou uma Química mais próxima à nossa, inclusive do ponto de vista analítico, essencial nesse caso.

EXPERIMENTO: Existe gás silvestre fixo na matéria?

CONTEXTO Na época dos alquimistas, já haviam percebido a existência de “ares” ou “espíritos”, mas foi com Van Helmont que se compreendeu uma pouco mais sobre a significação desse

212

conhecimento alquímico. Pois para Van Helmont havia várias substâncias distintas semelhantes ao ar. Mas será que existia realmente o gás silvestre?

MATERIAIS Conchas, vinagre, copo plástico.

PROCEDIMENTO Coloque vinagre até a metade do volume de um copo plástico. Acrescente, cuidadosamente, algumas conchas. Deixe o sistema em repouso. Observe o resultado.

OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA Ao misturar o vinagre com as conchas, há produção de bolhas.

INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA As conchas são materiais naturais contendo diversas substâncias, sendo o carbonato de cálcio a que ocorre em maior proporção. O carbonato de cálcio reage com o ácido acético presente no vinagre formando as substâncias dióxido de carbono, água é acetato de cálcio. As bolhas observadas são devido a formação do gás dióxido de carbono.

EXPRESSÃO REPRESENTACIONAL

CaCO3 (s) + 2 CH3COOH(aq)

CO2 (g) + H2O (l) + (CH3COO)2Ca(aq)

213

INTERFACE CIENCIA-TECNOLOGIA-SOCIEDADE A presença de dióxido de carbono na atmosfera é essencial para garantir que a temperatura oscile dentro dos limites necessários para a existência da vida. O dióxido de carbono disperso na atmosfera forma uma redoma protetora, que aprisiona parte das radiações infravermelhas vindas do sol e mantém a temperatura da superfície da Terra dentro de um gradiente ideal para os seres vivos. Sem o efeito estufa natural, isto é, sem o dióxido de carbono na atmosfera, a superfície da Terra seria coberta de gelo. Grande parte do aumento considerável, nas contribuições humanas, na concentração de dióxido de carbono no ar deve-se à queima de combustíveis fósseis, principalmente carvão, petróleo e gás natural. A emissão per capita de dióxido de carbono nos países em desenvolvimento é cerca de um décimo daquela observada nos países desenvolvidos, mas está crescendo. Uma quantidade significativa de dióxido de carbono é adicionada à atmosfera quando as florestas são devastadas e a madeira é queimada para preparar a terra para uso agrícola. Este tipo de atividade ocorreu em grande escala em zonas de clima temperado nos últimos séculos, mas neste momento ocorre fortemente em regiões tropicais. A elevação de temperatura tem sérias conseqüências para a vida na terra. A mais evidente delas é o derretimento das calotas de gelo que cobrem os pólos. Há também um aumento na evaporação da água do mar, que provoca um aumento no volume de nuvens, faz crescer o nível das chuvas e altera o regime dos ventos. Criam-se, assim, novos padrões de clima, alterando os regimes habituais. As alterações do clima provocadas pelo aumento do efeito estufa, já são possíveis de serem observadas por alguns indícios: aumento da temperatura; aumentos das áreas desérticas; extensas regiões mais diminuição das áreas litorâneas;

secas;

expansão

dos

oceanos,

inundando

ilhas;

214

ocorrências de tempestades violentas; perda de colheitas e aumento da vulnerabilidade de comunidades rurais.

9 Sugestões de atividades com os alunos

ƒ

Atividade 1 – Realização de experimento.

Nesta atividade o aluno vai trabalhar com dados coletados durante a realização do experimento. Por isso é conveniente que os resultados obtidos e as observação feitas sejam anotadas.

ƒ

Atividade 2 – a partir do conhecimento histórico e da realização do experimento

serão discutidas as relações entre os seguintes conceitos: reação química, reagente, produto, substância, sistema homogêneo e heterogêneo.

215

UNIDADE 3: AS GRANDES ALTERAÇÕES DA ATMOSFERA

9 Apresentação da Unidade

Nessa unidade de ensino são propostas atividades que procuram ressaltar a relação entre sociedade e natureza - evidenciando as conseqüências sobre o ambiente da introdução na atmosfera de poluentes resultantes de atividades humanas e naturais – e as relacionar com as reações químicas e fotoquímicas existentes na atmosfera terrestre. Para uma melhor compreensão dos conceitos que serão apresentados nesta unidade de ensino, esta foi estruturada em três partes, conforme os fenômenos a serem estudados: Parte A – A camada de ozônio; Parte B – O efeito estufa; Parte C – A chuva ácida.

Parte A - A camada de ozônio

As atividades propostas para o estudo da camada de ozônio consistem: 1. Leitura do texto “As grandes alterações da atmosfera”5. Nesta atividade, deve ser feita somente a leitura da seção intitulada por “O depauperamento da camada de ozônio” do capítulo 6. Este texto deve ser lido pelos alunos, sob coordenação do professor. 2. Realização do experimento: “Para que serve a camada de ozônio?”.

5

Capítulo 6, do livro paradidático “A atmosfera terrestre” dos autores Mário Tolentino, Romeu Rocha Filho e Roberto da Silva, editora moderna, 10a impressão, p.87-104;107-108.

216

Esta prática deve ser realizada por grupos de três ou quatro alunos. Porém, antes de sua realização, o professor deve enfatizar a relação desta atividade com o texto da atividade anterior. Os materiais necessários são simples e alguns, como, por exemplo: presilhas e filtro solar podem ser trazidos de casa pelos alunos. 3. Leitura do texto: “Como funciona uma geladeira?” A leitura do texto complementar é direcionada aos professores que buscam informações sobre o processo de refrigeração de geladeiras, possibilitando entender a relação do CFCs (neste caso freon) com o circuito de refrigeração. Além de ter caráter motivador, este texto atua como organizador, relacionando conceitos químicos com idéias que os alunos possam ter sobre esses assuntos, derivados de crenças e de observações de fatos cotidianos. 4. Debate sobre questões pertinentes ao fenômeno estudado, abordando os seguintes conceitos: pressão, vaporização, condensação, CFCs, efeito Joule Thomson, calor. Como sugestões para discussão são apresentadas as seguintes questões: ƒ

Qual a importância da camada de ozônio para os seres vivos?

ƒ

Quais os principais produtos que contêm o CFCs?

ƒ

Por que os CFCs contribuem para a destruição da camada de ozônio?

ƒ

Como ocorre a destruição da camada de ozônio?

ƒ

Por que as medidas adotadas em convenções internacionais não têm evitado o

aumento da destruição da camada de ozônio? ƒ

Porque o filtro solar protege mais a pele das radiações solares? O que indica o FPS

desses filtros solares?

217

EXPERIMENTO: Para que serve a camada de ozônio?

CONTEXTO A atmosfera possui uma camada que a envolve externamente, a cerca de 15 km de distância da superfície, formada pelo gás ozônio. A camada de ozônio tem cerca de 30 km de espessura. As moléculas de ozônio são formadas por três átomos de oxigênio, o que resulta num gás altamente oxidante e tóxico. Essa camada vem perdendo espessura e “ganhando” alguns buracos. Os alertas de perigo sobre essa redução vêm sendo feitos a partir de estudos realizados entre 1979 e 1986. Mas afinal, para que serve a camada de ozônio?

MATERIAIS Luz negra, presilha de cabelo branca, filtro solar, caixa preta e papel alumínio.

Foto1 – Materiais utilizados na realização dos experimentos.

PROCEDIMENTO Antes da realização do experimento, envolva com papel alumínio o suporte contendo a luz ultravioleta (ver foto 2) e depois passe filtro solar na metade da presilha. Em seguida, coloque a presilha em cima de uma caixa preta e acenda a lâmpada. Observe.

218

Foto 2 – Representação do procedimento utilizado para a realização da prática.

OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA Após colocar filtro solar na metade da presilha branca, essa foi exposta a luz ultravioleta, tornando-se rosa (na metade que não havia filtro solar) e continuou branca (na parte que continha filtro solar).

Foto 3 – Aspecto da presilha antes da realização do experimento

Foto 4 – Aspecto da presilha depois da realização do experimento.

INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA A luz negra emite as radiações eletromagnéticas na faixa do ultravioleta. Essas radiações por sua vez, podem ser bloqueadas pelo filtro solar. Esse fato, explica porque a metade da presilha que continha filtro, ao ser exposta a lâmpada não sofre interferência em sua coloração.

INTERFACE CIENCIA-TECNOLOGIA-SOCIEDADE

219

A principal causa de redução da camada de ozônio são as emissões de diversos compostos químicos, criados artificialmente pelos processos industriais intensamente desenvolvidos durante o século 20. Desde 1987 sabe-se que átomos de cloro presentes nos compostos de clorofluorcarbono, os CFCs, são os principais responsáveis por essa redução. O CFC é usado como propelente em vários tipos de aerosóis; em motores de aviões; em circuitos de refrigeração (geladeiras), na obtenção de espumas, formas e bandejas de plástico poroso; na fabricação de chips de computadores e como solvente. Ainda não existe um substituto ideal para o CFC. Atualmente, são utilizadas maciçamente substâncias como o HCFC, que por conterem átomos de hidrogênio em suas moléculas são mais instáveis que os CFC, e que, portanto, podem se decompor na troposfera.

Leitura Complementar Nº 02

Como funciona uma geladeira?

Para compreendermos os problemas ligados à destruição da camada de ozônio, precisamos entender a relação do CFCs com o circuito de refrigeração. A refrigeração consiste basicamente em tornar frio o interior da geladeira; esse processo se faz através de trocas de calor. Os gases freons (clorofluorcarbonetos) são substâncias que possuem alto calor de vaporização, daí seu emprego nas geladeiras. Na geladeira, o freon se vaporiza a baixa pressão no congelador e se condensa a alta pressão no radiador, com a temperatura de mudança de estado varia de acordo com a pressão

220

a que está submetida a substâncias, é necessário um mecanismo que reduza a pressão no congelador e a aumente no radiador. Isso é obtido através de um compressor (que eleva a pressão) e de uma válvula (que diminui a pressão). A válvula descompressora, nas geladeiras domésticas, nada mais é do que um tubo capilar. O estreitamento do caminho da substância de operação faz com que seu fluxo aumente de velocidade para permanecer constante, com conseqüente diminuição de pressão. A figura 1 indica o percurso da substância utilizada através dos elementos de uma geladeira:

Fig 1. Esquema do circuito da geladeira. 1. compressor: o vapor entra com baixa pressão e sai com alta pressão; 2. radiador: é a serpentina na qual o vapor se liquefaz, trocando calor com o ambiente; 3. válvula: é um tubo capilar que diminui a pressão; 4. congelador: o líquido se vaporiza e absorve o calor do interior da geladeira.

O freon é uma substância que possui alto calor latente de vaporização, o que facilita a troca de calor no interior da geladeira. Além disso, a temperatura de vaporização deve ser conseguida a uma pressão pequena, porém superior à atmosférica, para que um eventual vazamento permita a saída do gás e não a entrada de ar e umidade na tubulação. A temperatura de condensação deve ser conseguida a uma pressão não tão alta que represente um custo excessivo de construção.

221

A geladeira, como a turbina a vapor, utiliza a mesma substância de operação ao final de cada ciclo, que é, portanto um ciclo mesmo. A figura 2 identifica os elementos de uma geladeira elétrica e o estado da substância em cada trecho do ciclo.

Fig 2. Percurso realizado pelo freon no interior do refrigerador

Fotos – Sistema construído para representar o funcionamento do refrigerador

Ao realizar o ciclo, a substância passa por alguns processos, entre os quais absorver e trocar calor ao mudar de estado e receber trabalho ao ser comprimida. A energia interna da substância, entretanto, é a mesma ao final de cada ciclo, por ele sempre retorna às mesmas condições iniciais.

9

Sugestões de atividades com os alunos

ƒ

Atividade 1 – Leitura do texto “As grandes alterações da atmosfera”.

222

ƒ

Atividade 2 – Realização do experimento: “Para que serve a camada de ozônio?”.

Nesta atividade o aluno vai trabalhar com dados coletados durante a realização do experimento, relacionando-os com as informações previamente trabalhadas na atividade 1. Por isso é conveniente que o resultados obtidos e as observações feitas sejam anotadas

ƒ

Atividade 3 – A partir da realização das atividades e do conhecimento dos alunos

serão discutidas as relações dos conceitos químicos pertinentes ao tema.

Parte B – O efeito estufa

As atividades propostas para o estudo do efeito estufa consistem:

1. Leitura do texto “As grandes alterações da atmosfera”6. Nesta atividade, deve ser feita somente a leitura da seção intitulada por “Um aquecimento anômalo: o efeito estufa” do capítulo 6. Este texto deve ser lido pelos alunos, sob coordenação do professor. 2. Realização de experimento: “O que é o efeito estufa?”. Esta prática deve ser realizada por grupos de três ou quatro alunos. Porém, antes de sua realização, o professor deve enfatizar a relação desta atividade com o texto da atividade anterior. Debate sobre questões pertinentes ao fenômeno estudado, abordando os seguintes conceitos: estufa, temperatura, gases estufas, poluentes, calor. Como sugestões para discussão, são apresentadas as seguintes questões: 6

Capítulo 6, do livro paradidático “A atmosfera terrestre” dos autores Mário Tolentino, Romeu Rocha Filho e Roberto da Silva, editora moderna, 10a impressão, p.82-87;105-107.

223

ƒ

Como ocorre o aquecimento da atmosfera terrestre? Qual o perigo da

intensificação deste processo? ƒ

Quais são os principais gases do efeito estufa?

ƒ

Quais são as possíveis conseqüências do aquecimento constante da atmosfera

terrestre? ƒ

Quais são as atividades humanas que contribuem para o aumento da concentração

dos gases do efeito estufa?

EXPERIMENTO: O que é efeito estufa?

CONTEXTO A introdução na atmosfera de poluentes resultantes de atividades humanas e naturais leva a alterações prejudiciais à vida. Entre elas, destaca-se o aumento do efeito estufa. O aumento do efeito estufa vem causando várias mudanças climáticas, com conseqüências dramáticas para o meio ambiente. Mas o que é efeito estufa?

MATERIAIS Caixa de madeira com duas repartições, vidro (para tampar parte da caixa), tinta preta (ou cartolina preta fosca), lâmpada de filamento de 100 a 150 watts (use uma luminária ou abajour), mistura de asfalto com cascalho e 2 termômetros.

PROCEDIMENTO Pinte o interior da caixa de madeira de preto ou forre-a com cartolina preta fosca. Adicione no fundo da caixa uma mistura de asfalto e cascalho. Coloque os termômetros

224

dentro da caixa (cada um em uma repartição) e tampe uma das partes com ovidro. Posicione a lâmpada acesa perto e no meio das duas repartições (ver fotos). Observe como a temperatura se comporta nas duas partes da caixa.

Fotos – Sistema construído para representar o fenômeno do efeito estufa

OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA Ao acender a luz verifica-se que a temperatura fica maior no termômetro da parte com vidro. Quando a luz é desligada, observe-se que a diminuição da temperatura nessa repartição é mais lenta.

INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA Na repartição com o vidro, a luz atravessa sendo absorvida pelas paredes escuras e pela mistura de asfalto com cascalho. Tais componentes, por sua vez, emitem luz infravermelha, que é fortemente refletida pelo vidro. A presença desse vidro faz com que a temperatura aumente rapidamente, porém impede que o calor se dissipe rápido, fazendo com que a temperatura diminua lentamente no interior da caixa. Já na repartição sem vidro o mesmo fenômeno de absorção, porém não possui o vidro para impedir que ocorra a reflexão e conseqüentemente um resfriamento mais rápido. Assim, pode-se verificar que na caixa com vidro ocorre um aumento maior da temperatura, bem como um resfriamento mais lento.

225

EXPRESSÃO REPRESENTACIONAL

INTERFACE CIENCIA-TECNOLOGIA-SOCIEDADE Como já vimos, o excesso de gás carbônico, tende a elevar a temperatura atmosférica, originando um fenômeno conhecido como efeito estufa, todos os gases capazes de provocar o aquecimento da Terra são chamados gases estufas. São eles o gás carbônico (CO2), o dióxido de nitrogênio (NO2), os clorofluorcabonos (CFCs) e o metano (CH4). Todos esses gases são produzidos em larga escala, tanto pelos processos naturais, quanto pelas ações humanas diretas ou indiretas. O gás carbônico é proveniente, principalmente, da queima de combustíveis fósseis e de biomassa. O dióxido de nitrogênio vem das combustões a altas temperaturas, que provocam uma reação química entre o nitrogênio do ar e o oxigênio. É também proveniente dos fertilizantes do solo. Os clorofluorcarbonos provêm dos gases utilizados em refrigeração.

226

O metano provém da queima de biomassa, dos arrozais, do trato digestivo do gado bovino e dos aterros sanitários. As grandes represas destinadas às usinas hidrelétricas geram elevadas quantidades de CO2 e CH4, devido à decomposição dos vegetais que ficam submersos na inundação. Outros gases, como o óxido de nitrogênio, ozônio, monóxido de carbono, bem como o próprio vapor d’água, têm propriedades absorventes de raios infravermelhos, sendo considerados, também, gases estufa.

9 Sugestões de atividades com os alunos

ƒ

Atividade 1 – Leitura do texto “As grandes alterações da atmosfera”.

ƒ

Atividade 2 – Realização de experimento.

Nesta atividade o aluno vai trabalhar com dados coletados durante a realização do experimento, relacionando-os com as informações previamente trabalhadas na atividade 1. Por isso é conveniente que o resultados obtidos e as observações feitas sejam anotadas.

ƒ

Atividade 3 – A partir da realização das atividades e do conhecimento dos alunos

serão discutidas as relações dos conceitos químicos pertinentes ao tema.

Parte C – A chuva ácida

As atividades propostas para o estudo da chuva ácida consistem:

227

1. Leitura do texto “As grandes alterações da atmosfera”7. Nesta atividade, deve ser feita somente a leitura da seção intitulada por “Um tipo especial de chuva: a chuva ácida” do capítulo 6. Este texto deve ser lido pelos alunos, sob coordenação do professor. 2. Realização de experimento: “Como é formada a chuva ácida?”. Esta prática deve ser realizada por grupos de três ou quatro alunos. Porém, antes de sua realização, o professor deve enfatizar a relação desta atividade com o texto da atividade anterior. O professor deve alertar os alunos os cuidados que devem tomar no laboratório. Entre eles, deve-se destacar principalmente: a) caso algum material atinja a pele, lavar imediatamente o local afetado com bastante água. b) evitar inspirar o dióxido de enxofre produzido, tampando rapidamente o vidro, além de se certificar que o laboratório está suficientemente ventilado. 3. Debate sobre questões pertinentes aos experimentos e ao texto, abordando os seguintes conceitos: ácidos, bases, pH, indicadores, solubilidade. Como sugestões para discussão são apresentadas as seguintes questões: ƒ

Como são formadas as chuvas? E a chuva ácida?

ƒ

Quais os gases que contribuem para a existência da chuva ácida?

ƒ

Quais os problemas provocados pela chuva ácida?

ƒ

Quais as transformações que estes gases sofrem para produzir ácidos na

atmosfera?

7

Capítulo 6, do livro paradidático “A atmosfera terrestre” dos autores Mário Tolentino, Romeu Rocha Filho e Roberto da Silva, editora moderna, 10a impressão, p.79-82.

228

EXPERIMENTO: Como é formada a chuva ácida?

CONTEXTO Especialistas da Universidade de Atenas têm observado que, nos últimos anos, milhares de monumentos e obras de arte, vêm se deteriorando perigosamente. Essa ação corrosiva é exercida por meio de um fenômeno conhecido de longa data como chuva ácida. Mas afinal, como é formada a chuva ácida?

MATERIAIS 1 pote de vidro com tampa, palito de fósforo, enxofre, água, flor de cor forte, espiral de fio metálico, conta-gotas e papel tornassol.

PROCEDIMENTO Prenda o espiral de fio metálico na tampa do pote. Logo em seguida, coloque a flor dentro do recipiente e o enxofre no espiral. Depois, acenda o fósforo e queime o enxofre. Feche rapidamente o pote. Aguarde cerca de 10 minutos. Observe a coloração da flor. Em seguida, retire a flor e o cone de dentro do frasco. Adicione, imediatamente, cerca de 30 mL de água ao frasco e tampe-o rapidamente. Agite o frasco. Depois, retire uma amostra desse líquido com o conta-gotas e pingue 2 gotas num pedaço de papel de tornassol azul. Observe e anote. OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA Ao queimar o enxofre observa-se a produção de um gás amarelo que desbota a flor.

INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA

229

O enxofre (S), ao ser queimado, se combina com o oxigênio (O2) do ar, produzindo um gás, o dióxido de enxofre (SO2). A flor sofre a ação do dióxido de enxofre e desbota. O dióxido de enxofre se dissolve na água, tornando o meio ácido. Desta forma, o papel de tornassol azul muda para a cor vermelha.

EXPRESSÃO REPRESENTACIONAL S (s) + O2 (g) SO2(g) + H2O(l)

SO2(g) H2SO3(aq)

INTERFACE CIÊNCIA-TECNOLOGIA-SOCIEDADE As majestosas colunas do Panthernon, construídas há 2400 anos nas colinas da Acrópole ateniense, o Coliseu de Roma vêm sendo corrido pelos efeitos da s chuvas ácidas, assim como a Floresta Negra, na região sudeste da Alemanha, a vegetação da Serra do Mar, os rios de parte da região sudeste de Santa Catarina. Além desses exemplos, o que mais impressiona nesse tipo de impacto ambiental é o fato de seus efeitos se fazerem sentir a extraordinária distância do local de origem, tratando-se de uma ação que não reconhece fronteiras políticas ou barreiras físicas. Represas da Noruega, por exemplo, estão sofrendo os efeitos de chuvas ácidas que têm origem nas indústrias da Alemanha, França e Grã-Bretanha. O caráter especial das chuvas ácidas deve-se não só a isso, mas também ao fato de não serem elas causadas exclusivamente por grandes indústrias. No caso dos monumentos de Atenas, o principal responsável é o tráfego de veículos na cidade. Já em alguns outros casos na Europa, no século XIX, os grandes responsáveis poderiam ser as inúmeras chaminés de fogões e aquecedores a carvão das residências e estabelecimentos.

230

9

Sugestões de atividades com os alunos

ƒ

Atividade 1 – Leitura do texto “As grandes alterações da atmosfera”.

ƒ

Atividade 2 – Realização de experimento: “Como é formada a chuva ácida?”.

Nesta atividade o aluno vai trabalhar com dados coletados durante a realização do experimento, relacionando-os com as informações previamente trabalhadas na atividade 1. Por isso é conveniente que o resultados obtidos e as observações feitas sejam anotadas

ƒ

Atividade 3 – A partir da realização das atividades e do conhecimento dos alunos

serão discutidas as relações dos conceitos químicos pertinentes ao tema.

231

UNIDADE 4: GRANDEZAS DO ESTADO GASOSO

9 Apresentação da Unidade

Nessa unidade de ensino são propostas atividades que procuram evidenciar o comportamento dos gases, caracterizando e operando com três grandezas: pressão, temperatura e volume. Para uma melhor compreensão dos conceitos que serão apresentados nesta unidade, esta foi estruturada em quatro partes: Parte A - Grandezas e unidades de medidas; Parte B - Pressão; Parte C - Temperatura; Parte D - Volume.

Parte A - Grandezas e unidades de medidas

A atividade proposta para o estudo das grandezas relacionadas ao estado gasoso em Química consiste: 1. Leitura do texto: “Grandezas e unidades de medidas através dos tempos” No intuito de apresentar uma ciência dinâmica e em constante transformação, é de suma importância que o professor faça uma leitura do texto da seção “Pitada da História”. Este texto traz informação sobre as diversas formas de estimar e avaliar as grandezas e unidades de medidas desenvolvidas pela humanidade desde o início de sua evolução cultural.

232

Pitadas da História Nº 03 Grandezas e unidades de medidas através dos tempos

Estimar e avaliar grandezas diversas são capacidades e habilidades desenvolvidas pela humanidade desde o início de sua evolução cultural. Na pré-história, o homem apenas comparava volumes e peso, sem medi-los. No entanto, com o crescimento demográfico, o surgimento das cidades e dos sistemas de trocas, foram fixadas unidades que permitiam uma comparação mais precisa entre objetos. Estas unidades eram de: massa (anteriormente denominado peso), volume (líquido ou de grãos), comprimento e área. Historicamente, existem dois tipos de sistemas de unidades: aqueles que surgiram baseados nos costumes e tradições, denominadas consuetudinários; e os que foram planejados.

¾

Sistemas consuetudinários Todos os sistemas de unidades existentes até o final do século XVIII, eram

consuetudinários. Os primeiros padrões utilizados para medir eram: partes do corpo humano – palma da mão, polegada, braço ou uma passada - utensílios de uso cotidiano, como cuias e vasilhas; e estimativas daquilo que um homem ou animal poderia levantar e/ou carregar. Cada civilização definia seus padrões e fixava suas próprias unidades de medida, o que ocasionou a

233

multiplicidade de sistemas de medições existentes desde a Antiguidade. Porém, as medições que utilizavam partes do corpo humano não eram muito precisas. Por exemplo, o côvado egípcio era uma medida de comprimento cujo padrão é a distância entre o cotovelo e o ponto do dedo médio, estando o braço e o antebraço dobrado em ângulo reto e mão esticada. A milha é a distância de mil passadas duplas. Com este tipo de unidade, as medições podem dar resultados tão variados quantas são as diferenças individuais do corpo humano. Assim, apesar de práticas, essas unidades de medidas levaram a fatores de conversão bastante inconvenientes. O surgimento de padrões materiais de referência para as unidades de medida, fabricados de pedras, argilas ou ligas metálicas, marca o início da construção dos primeiros sistemas de pesos e medidas. Eles estavam presentes nas civilizações da Assíria, Babilônia, Caldéia e Egito. Os padrões de peso mais conhecidos até hoje datam do quarto milênio antes de Cristo. Eram pequenos cilindros de base côncava, com cerca de treze gramas, encontrados nos túmulos de Amrah, no Egito. O sistema egípcio teve grande influência sobre os povos da Antiguidade do vale do Nilo, espalhou-se pela Judéia, Ásia Menor e Grécia antiga, e chegou às colônias gregas da península itálica e, mais tarde, foi levado pelos romanos para as diferentes regiões da Europa. Misturou-se, então, aos sistemas locais, assumindo novas características. Já a Idade Média, com os feudos e cidades-estados bem distantes uns dos outros, caracterizou-se por uma variedade bastante grande de sistemas de pesos e medidas. No início do século IX, Carlos Magno quis impor, em vão, certa uniformização. Na realidade, o pouco de uniformização que se obteve foi decorrência das grandes feiras comerciais, em cujos recintos era obrigatória a utilização de unidades de medidas padronizadas.

234

ƒ

Sistemas Inglês e Americano A Inglaterra normatizou seu sistema consuetudinário de pesos e medidas logo após a

promulgação da Carta Magna, em 1215. Esta primeira normalização foi tão bem sucedida que permaneceu em pleno vigor por quase 600 anos. A última legislação britânica dispondo sobre pesos e medidas deste sistema é de 1878. Em 1963, por decisão do Parlamento Britânico, todos os pesos e medidas do sistema consuetudinário inglês foram redefinidos em termos de unidades de medida do Sistema Internacional de Unidades, sendo que 2 anos depois iniciou-se a mudança nacional para o Sistema Internacional de unidades. Atualmente, embora o parlamento britânico tenha decidido pela adesão do país ao Sistema Internacional de Medidas, a população inglesa continua utilizando o antigo sistema no seu dia-a-dia. Como ex-colônia inglesa, os Estados Unidos iniciaram-se como nação utilizando unidades consuetudinárias inglesas. Logo após a independência, conseguiu-se estabelecer que a moeda fosse decimal, mas não se conseguiu vencer o hábito e abandonar os pesos e medidas ingleses. O sistema métrico é oficialmente permitido desde 1866. Em 1959, as unidades de medidas passaram a ser definidas em função do Sistema Internacional de Unidades; contudo, nas atividades comerciais, industriais e sociais locais, este sistema nunca foi efetivamente adotado.

¾

Sistemas Planejados A necessidade de medidas cada vez mais precisas surge a partir do Renascimento, com

as grandes navegações e o desenvolvimento da ciência experimental. Para os cientistas da era

235

moderna, conhecer um fenômeno significava medi-lo. Nos séculos XVII e XVIII multiplicaram-se os instrumentos de precisão, como termômetros, relógios e lunetas. Com a revolução industrial e o desenvolvimento do capitalismo, o comércio internacional também se intensifica e exige sistemas de medidas que garantam não apenas precisão, mas também padrões reconhecidos por todos os países.

ƒ

Sistema Métrico No século XVII, cientistas europeus vinham apontando a necessidade de um novo

sistema de medidas, que fosse racional e uniforme, para substituir os vários sistemas nacionais, que com suas diferenças dificultavam a comunicação cientifica. Tal sistema começou finalmente a ser elaborado no final do século XVIII e fez parte das reformas desencadeadas pela Revolução Francesa. Em 1790 a Academia Francesa de Ciências propôs que todas as unidades de comprimento existentes – côvado, pé, milha, polegada etc. - fossem substituídas por uma única, o metro, definido como a décima milionésima parte da distância do Pólo Norte ao Equador pelo meridiano que passa por Paris. Já as diferentes unidades de peso (massa) seriam substituídas pelo grama. Mas, o mais importante é que se adotou um sistema decimal, tendo sido proposta uma lista de prefixos para múltiplos e submúltiplos das unidades de sistema. A medição da distância sobre o meridiano de Barcelona, na Espanha, até Dinquerque, no norte da França para determinar o comprimento do metro foi realizado durante sete anos, pelos engenheiros Delambre e Méchain. Sendo assim o Sistema Métrico passou a existir de fato em junho de 1766. Durante o início do séc XIX, o Sistema Métrico conviveu lado a lado com os sistemas consuetudinários na França. Somente em 1840, quando as vantagens do sistema já tinham

236

efetivamente sobressaído, é que se tornou obrigatório. Após isto, o Sistema Métrico foi progressivamente sendo adotado por vários países, inclusive o Brasil, que oficializoy sua adesão em 1862. Em 1875, o governo francês convocou a Conferência Diplomática do Metro, quando é criada a Repartição Internacional de Pesos e Medidas – BIPM (sigla em francês), organismo responsável pela padronização das unidades de medidas.

ƒ

Sistema Internacional de Medidas A partir do séc. XIX, novas grandezas físicas são descobertas. Para medi-las os

cientistas inventaram novos instrumentos de precisão e novas unidades de medidas. Para unificar e padronizar os subsistemas improvisados em uso nas diferentes áreas da ciência, a Conferência Internacional de Pesos e Medidas decidiu, em 1960, substituir o Sistema Métrico pelo Sistema Internacional de Unidades (SI).

ƒ

Pesos e Medidas no Brasil O Brasil, até o início do séc XIX, como colônia Portuguesa, adotou os sistemas de

peso e medidas da Metrópole, os quais, como usual na época, eram consuetudinários. Em 1862, o Brasil tornou-se um dos países pioneiros do Sistema Métrico, através da lei imperial nº 1157, de 26 de junho, assinada por Dom Pedro II. Apesar do Sistema Métrico ter sido adotado, a legislação teoricamente vigente nas primeiras décadas do século XX, rapidamente, tornou-se obsoleta. Assim, a partir da década de 20 do século passado, foram tomadas diversas iniciativas no sentido de modernizar a

237

legislação vigente. Em 1960 o Brasil ao participar da 11ª Conferência Geral de Pesos e Medidas dos países membros da Convenção do Metro, adotou o SI. Desde 1938, o Brasil, vem promovendo uma estrutura técnica, científica, legal e administrativa na área de pesos e medidas, com a criação e solidificação de órgãos responsáveis pela promoção e execução da legislação métrica. Atualmente, o órgão responsável por estas tarefas é o Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade, conhecido como Inmetro.

¾

Conversão de unidades de medidas Qualquer atributo mensurável do universo físico é denominado grandeza. Assim, de

acordo com o que desejamos medir, existe uma grandeza a ser utilizada. Os gases, por exemplo, podem ser medidos pelo volume, pressão ou temperatura. Para cada grandeza, podemos utilizar diferentes unidades de medidas. Por exemplo, para volume é possível trabalhar com metro cúbico, litro, galão, alqueire etc. Como vimos no decorrer do texto, as unidades de medidas utilizadas até o final do século XVIII não eram muito precisas. Surgiu então, a necessidade de padronizá-las. Para padronizar as medidas e substituir os vários sistemas nacionais existentes na época, em 1790 a Academia Francesa de Ciência criou o Sistema Métrico, sendo esse substituído em 1960 pelo Sistema Internacional de Unidades (SI).

238

O SI é construído a partir de sete unidades de base. Essas unidades foram arbitrariamente escolhidas visando-se criar um sistema coerente de unidades de medidas, o qual satisfizesse não somente as necessidades do dia-a-dia, mas também aquelas da ciência e da tecnologia. No Quadro1, podemos verificar as grandezas de base utilizadas no SI e suas respectivas unidades. Quadro 1. Unidades SI de base e grandezas relacionadas Grandeza

Unidade

Símbolo

metro

m

Massa

quilograma

kg

Tempo

segundo

s

Corrente elétrica

ampére

A

Temperatura termodinâmica

kelvin

K

Quantidade de matéria

mol

mol

Intensidade luminosa

candela

cd

Comprimento

Além das unidades de base e outras derivadas, o SI adota prefixos que são usados como múltiplos e submúltiplos para as unidades. Giga (G)

mega (M)

quilo (k)

hecta (h)

deca (da)

deci (d)

centi (c)

mili (ml)

micro (µ)

nano (n)

109

106

103

102

101

10-1

10-2

10-3

10-6

10-9

Quando operações envolvem diferentes grandezas, é necessário que todas as unidades sejam compatíveis. Por isso, é preciso muitas vezes a realização de cálculos de conversão. Os métodos mais utilizados para a conversão de unidades de medidas são: regra de três simples e análise dimensional. Neste texto abordaremos apenas o método de análise dimensional

239

ƒ

Análise Dimensional Esse método se baseia nos seguintes pontos: I)

Na representação correta das grandezas, isto é, sempre, expressas como um

produto de um valor numérico por uma unidade. II)

Na estrita obediência à álgebra de grandezas, isto é, as unidades cancelam-se

no numerador e no denominador de uma fração, tal como os números. III)

No uso de fatores de conversão Ou seja, o método baseia-se na conversão sucessiva das unidades até a obtenção

do resultado esperado. Isso é feito por meio de fatores de conversão, que são igualdades originadas de relações entre suas unidades. Para facilitar o entendimento sobre o método de análise dimensional, utilizaremos a resolução do seguinte problema: Quantas horas existem em 324 minutos? Este problema configura-se numa simples conversão de unidade para a grandeza tempo, isto é, conversão da unidade minuto na unidade hora. Na realidade, sabe-se que, por definição: 1 h = 60 min Esta igualdade matemática pode ser dividida, em ambos os lados, por exemplo, por h:

1

240

Mas,

Portanto:

Logo, o quociente (60 min/1 h) corresponde à identidade. Sendo um fator de conversão, que converte a unidade hora na unidade minuto. Assim, o problema proposto pode, então, ser solucionado, basta multiplicar a unidade que se deseja converter pelo fator de conversão apropriado, ou seja:

Assim,

Note que a unidade minuto se cancela e a unidade do resultado decorre naturalmente da obediência à álgebra de grandezas. É importante frizar que todo quociente que for uma identidade pode ser utilizado como um fator de conversão. Desta forma, como podemos verificar, a utilização do método de análise dimensional na resolução de problemas envolvendo cálculos de conversão traz para o estudante duas

241

grandes vantagens: 1. As unidades da grandeza calculada (resultado do cálculo) serão obtidas automaticamente; 2. Se um erro for cometido ao se montar os termos envolvidos no cálculo (por exemplo, o uso de uma fórmula errada, de um fator de conversão errado ou invertido etc.), este erro será facilmente detectável já que as respostas não serão corretas para a grandeza calculada.

Parte B – Pressão

Nesta parte da unidade de ensino procura-se definir e explicar o comportamento da pressão para os materiais gasosos. Para isso são propostas as seguintes atividades: 1. Realização do experimento: “Existe pressão atmosférica?”. Esta prática deve ser feita por demonstração. Porém, os alunos devem observar sua realização, bem como analisar os fenômenos observados, relacionando-os com as informações previamente trabalhadas pelo professor (a partir da leitura do texto da parte A). Os materiais necessários são simples e alguns, como, por exemplo, lata de refrigerante vazia, pode ser trazida de casa pelos alunos. 2. Realização da atividade: “Medindo a pressão de bolas e câmaras de ar”. Nesta atividade será proposta a utilização de um manômetro para medir e analisar as diferentes pressões em bolas de futebol e vôlei e em uma câmara de gás. Tal prática tem como objetivo propiciar aos alunos a oportunidade de manusear um aparelho de medição, bem como trabalhar as grandezas e unidades de medidas usadas pela humanidade.

242

Para facilitar e tornar mais interessante a realização desta atividade é necessário conhecer algumas especificações inerentes às bolas (ler as informações no quadro: “Fique por dentro de sua bola”). Após o conhecimento de tais especificações, os alunos utilizarão o manômetro para medir a pressão nos objetos (bolas e câmara de ar) e logo em seguida, será proposta, a conversão dessas medidas, para outras unidades, utilizando o método de análise dimensional. Estas atividades podem ser realizadas por grupos de 3 ou 4 alunos. 3. Realização da atividade: “Medindo a pressão em sua cidade” Nesta atividade será proposta a procura pelo aluno, do site do Instituto Nacional de Metereologia (Inmet) para que esse possa obter a pressão de sua cidade. 4. Debate sobre questões pertinentes ao fenômeno estudado, abordando os seguintes conceitos: grandezas e unidades medidas, pressão atmosférica.

EXPERIMENTO: Existe pressão atmosférica?

CONTEXTO A atmosfera terrestre é composta por vários gases, que exercem uma pressão sobre a superfície da Terra. Essa pressão, denominada pressão atmosférica, depende da altitude do local, pois à medida que nos afastamos da superfície do planeta, o ar se torna cada vez mais rarefeito, e, portanto, exerce uma pressão cada vez menor.

243

MATERIAIS 1 lata de refrigerante vazia, 1 bico de Bunsen (ou lamparina a álcool), tripé, tela de amianto, fósforos, 1 par de luvas térmicas, 1 cuba e água.

PROCEDIMENTO Coloque um pouco de água (até a altura de 1 cm) dentro da lata de refrigerante. Logo em seguida, aqueça-a com cuidado diretamente no bico de Bunsen (ou lamparina a álcool). Quando a água no interior da lata estiver em ebulição por alguns minutos, pegue-a cuidadosamente com a luva térmica e afunde-a rapidamente em água fria, mantendo a boca da lata para baixo.

OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA Ao aquecer a lata de refrigerante, a água que está em seu interior começa a ferver. Após mergulhá-la na cuba, a lata colapsa rapidamente.

INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA No aquecimento da lata, grande parte do ar foi expulso pelo vapor de água formado. Ao emborcá-la em água fria, parte do vapor se condensa, fazendo diminuir a pressão interna. Como a pressão externa ficou maior, ela comprimirá a lata.

244

INTERFACE CIÊNCIA-TECNOLOGIA-SOCIEDADE Sabemos que o ar atmosférico exerce uma pressão sobre tudo que existe na superfície da Terra. Quem primeiro fez a medida da pressão atmosférica foi um discípulo de Galileu chamado Evangelista Torricelli, em 1643. Para medi-la, ele inventou um instrumento chamado barômetro. Em seu experimento, Torricelli encheu um tubo de vidro (fechado em um extremo) com mercúrio e inverteu-o em uma cisterna pequena que também contém mercúrio. O mercúrio no tubo caiu a um nível onde o peso do ar, que pressiona para baixo a superfície do mercúrio na cisterna, fica precisamente equilibrado com o peso do mercúrio no tubo. Esta altura, de aproximadamente 760 mm de Hg ao nível do mar, é chamada pressão barométrica e representada por 760 mmHg A pressão barométrica é medida em pascals, atmosfera, milibares, polegadas de mercúrio (Hg), ou milímetros de Hg. No Brasil a pressão é medida também em milibares. Para se ter um sistema consistente de comparação às medidas de pressão devem ser corrigidas ao nível do mar antes de registrá-las. Tipicamente, ao nível do mar, a pressão ao nível do mar varia de 0,97 a 1,02 atm. Em geral, queda de pressão ou baixa pressão indica mau tempo, aumento de pressão ou pressão alta indica tempo bom. Baseado no princípio do barômetro foi desenvolvido mais tarde, o manômetro. Este aparelho utiliza a pressão atmosférica como referência, medindo a diferença entre a pressão do sistema e a pressão atmosférica. Existem vários tipos de manômetros, tais como os utilizados em postos de gasolina para calibração de pneus e os que medem a nossa pressão

245

arterial.

Leitura Complementar Nº 03

“Fique por dentro de sua bola”

Produto da tecnologia, as bolas (de futebol de campo, de areia, society, futsal, voleibol, basquete e handebal) devem seguir as especificações técnicas e padrões de qualidade adotados por cada uma das confederações mundiais do esporte a que se destinam (FIFA, FIVB, FIBA, IHT). Para obedecer e obter padrões de qualidades são feitos alguns testes, eis alguns exemplos: 1. Esfericidade – uma costura mal feita altera a esfericidade da bola. Este teste mede o diâmetro em 16 pontos e calcula em média, que entre o maior e o menor diâmetro, não deve exceder 1,5%. 2. Massa – a massa de cada bola é medida 3 vezes em uma redoma, para que a umidade não afete a balança. O valor deve estar entre 420 a 445 gramas. 3. Quique – a bola é lançada 10 vezes sobre uma placa de aço, a uma altura de 2 metros. Ela deve quicar conforme especificações oficiais. A diferença entre o máximo e o mínimo não pode passar de 10 cm. 4. Pressão – enche-se a bola com a pressão de 1,0 bar. Depois de 72 horas, ela só pode ter perdido, no máximo, 20% do ar. 5. Circunferência - a bola é medida em dez pontos diferentes e a circunferência deve ser igual por todos os lados.

246

6. Absorção de água – neste teste a bola é pesada e colocada dentro de um tanque d´água, onde será comprimida 250 vezes. Ao final das compressões, a bola é novamente pesada e poderá estar no máximo com 10 % a mais do que o peso original. 7. Forma e tamanho – atira-se a bola 2000 vezes contra uma placa de aço a 50 km/h. As costuras, a válvula de ar e as características da bola devem permanecer intactas. Após todos estes testes, a bola esta aprovada. No entanto, mesmo que as especificações sejam obedecidas, para não causar danos a sua bola, é necessário seguir algumas regras. A mais importante é: nunca utilize pressões diferentes da indicada na tabela (ver abaixo) ou no miolo da válvula. O não cumprimento da regra, pode acarretar deformação na bola.

Modalidade Futebol de campo Futsal

Futebol de areia Futebol Society Handeball

Vôlei Basquete

*

Categoria

Pressão/Ibs*

Massa/g

Diâmetro/cm

Adulto

10 – 12

410 – 450

68,5 – 69,5

Fem/Inf.

08

350 – 380

64 – 66

Princ/Juv.

09

420 – 440

61 – 64

Fem/Inf.

09

350 – 380

55 – 59

Mirim

09

300 – 330

50 – 55

-

08

420 – 445

68,5 – 69,5

-

08

420 – 445

68,5 – 69,5

Adulto/Masc.

06

425 – 475

58 – 60

Fem/Inf.

06

325 – 400

54 – 56

Mirim

06

230 – 270

49 – 51

Adulto

4,3 – 4,6

250 – 280

65 – 67

Mirim

4,3 – 4,6

240 – 250

60 – 63

Adulto

07 – 09

600 – 650

75 – 78

Mirim

07 – 09

500 – 540

72 – 74

Mini

06

300 – 340

55 – 57

libras por polegada ao quadrado - psi

9 Sugestões de atividades com os alunos

247

ƒ

Atividade 1 – Realização de experimento: “Existe pressão atmosférica?”.

ƒ

Atividade 2 – Realização da atividade: “Medindo a pressão de bolas e câmaras de

gases”.

Nesta atividade o aluno vai trabalhar com dados coletados durante a realização da prática. Por isso é conveniente que os resultados obtidos e as observações feitas sejam anotados.

Medindo a pressão de bolas e câmaras de ar

Para realizar esta atividade, os alunos devem se familiarizar com os materiais a serem utilizados, seguindo algumas regras. Por isso, torna-se importante realizar passo a passo alguns procedimentos descritos abaixo: 1. Adapte o manômetro ao orifício da bola de futebol; 2. Meça o valor encontrado; 3. Anote o valor obtido e compare com o valor especificado no quadro de pressões para tal tipo de bola. 4. Calibre a bola até o valor especificado. 5. Realize os mesmos procedimentos para a bola de vôlei. Já para a câmara de gás, siga os passos 1 e 2, e para calibrar, meça um valor aproximado a 40 libras. 6. Converta todos os valores obtidos para as seguintes unidades: Pascal (Pa), atmosfera (atm) e milímetro de mercúrio (mmHg).

ƒ

Atividade 3 - Realização da atividade: “Medindo a pressão de sua cidade”

248

Procure e Explique O Instituto Nacional de Metereologia (Inmet) possui rede de estações por todo o território nacional fornecendo automaticamente dados sobre o tempo e o clima. Para obter o valor da pressão em dada cidade, acesse a rede Internet da seguinte forma: 1. www.Inmet.gov.br; 2. Clique em rede de estações; 3. Clique em superfície automática; 4. Clique em “Allow” na janela que aparecer; 5. Clique em “Allow” na nova janela que aparece; 6. Coloque o cursor sobre o estado onde a cidade se localiza e clique uma vez; 7. Coloque o cursor sobre a cidade (indicada por um ponto verde) e clique uma vez. Leia a valor da pressão atmosférica local na coluna à direita da tela. Atividade: Veja qual é o valor da pressão atmosférica em Brasília (DF) e em Niterói (RJ). Explique as diferenças observadas.

ƒ

Atividade 4 – A partir da realização das atividades e do conhecimento dos alunos

serão discutidas as relações dos conceitos pertinentes ao tema.

249

Parte C - Temperatura

Nesta parte da unidade de ensino procura-se definir e explicar o comportamento dos materiais gasosos em diferentes temperaturas. Para isso são propostas as seguintes atividades: 1. Leitura do texto: “Uma Breve História da Medição de Temperatura”. No intuito de contextualizar historicamente a construção do conhecimento científico, é de suma importância que se faça uma leitura do texto: “Uma Breve História da Medição de Temperatura”. Este texto traz informações sobre a utilização da temperatura, sua medição e as unidades de medidas que quantificam esta grandeza. O texto deve ser lido pelos alunos, sob coordenação do professor. 2. Realização da atividade: “Estimando a umidade relativa do ar”. Nesta atividade será proposta a utilização de termômetros para medir e analisar a temperatura ambiente. Tal prática tem como objetivo propiciar aos alunos a oportunidade de manusear um aparelho de medição, bem como trabalhar suas grandezas e unidades de medidas. Os alunos utilizarão o termômetro para medir a temperatura ambiente e logo em seguida, será proposta, a conversão dessas medidas, para outras unidades, utilizando o método de análise dimensional. Esta prática deve ser realizada em grupos de 3 ou 4 alunos. 3. Leitura do texto: “A Umidade Relativa do Ar”. No intuito, de relacionar a temperatura com a umidade relativa do ar, prática esta utilizada em estações meteorológicas, emissoras de televisão e jornais, faz-se necessário conhecer um pouco mais sobre o tema. O texto deve ser lido pelos alunos, sob coordenação do professor. 4. Realização do experimento: “Como funciona um indicador de umidade do ar?”.

250

Esta prática deve ser realizada por grupos de três ou quatro alunos. Porém, antes de sua realização, o professor deve enfatizar a relação desta atividade com o texto da atividade anterior. Os materiais necessários são simples e alguns, como, por exemplo: folha de papel branca, secador de cabelos e cotonete, podem ser trazidos de casa pelos alunos. 5. Debate sobre questões pertinentes ao fenômeno estudado, abordando os seguintes conceitos: grandezas e unidades medidas, temperatura, umidade relativa do ar.

Pitadas da História Nº 04 Uma Breve História da Medição de Temperatura

A produção de novos combustíveis, cuidados médicos, produção industrial, meteorologia, aproveitamento da energia solar e desenvolvimento de novos motores para automóveis são apenas alguns dos inúmeros domínios de aplicação das medições de temperatura. A história da medição da temperatura é um pouco obscura. A explicação das dificuldades na definição desta grandeza tem a ver com o fato de ela não depender da “quantidade” de material sobre o qual se pretende efetuar a medição (como é o caso, por exemplo, da pressão); além disso, não intervém aqui grandezas facilmente “quantificáveis” pelos sentidos humanos. O corpo humano é um péssimo “termômetro”, pois além de ser um instrumento “diferencial” (uma vez que só consegue distinguir entre “mais frio” e “mais quente” em relação à sua própria temperatura) induz facilmente o observador em erro, dado que é sensível a outras grandezas, como por exemplo, a condutibilidade térmica (uma maçaneta metálica

251

“parece mais fria” ao tato do que a madeira da porta onde se encontra colocada, apesar de estarem ambas à mesma temperatura).

•

Breve história da medição de Temperatura Os registros históricos existentes situam a primeira tentativa de estabelecer uma

“escala de temperaturas” entre os anos 130 e 200 d.C., época em que Galeno – médico grego cujos ensinamentos constituíram a base da prática clínica até ao século XVII – sugeriu que as sensações de “quente” e “frio” fossem medidas com base numa escala com quatro divisões numeradas acima e abaixo de um ponto neutro; para tal escala termométrica, atribuiu a temperatura de “4 graus de calor” à água a ferver, a temperatura de “4 graus de frio” ao gelo e a temperatura “neutra” à mistura de quantidades iguais daquelas duas substâncias Cerca de 1300 anos mais tarde, um outro “físico” (designação então dada aos médicos), Harme de Berna, criou uma escala de temperaturas baseada nas latitudes terrestres, atribuindo “4 graus de frio” aos pólos e “4 graus de calor” ao equador. De acordo com essa escala, seria possível estabelecer a mistura ideal de drogas a ministrar, de acordo com o local da Terra em que o paciente se encontrasse... A idéia de um instrumento para medir a temperatura foi talvez inspirada nos escritos de Héron de Alexandria (século I d.C.), publicados na Itália em 1575. Porém, foi Galileu Galilei tido como o inventor do primeiro termômetro, em 1592, suspendendo sobre um reservatório aberto, cheio de álcool colorido, um tubo estreito de vidro oco, em cima do qual colocou uma esfera de vidro, também oca. Quando aquecido, o ar dentro da esfera expandia-se e borbulhava através do álcool. Arrefecendo a esfera, o líquido penetrava no interior do tubo. As flutuações da temperatura da esfera podiam assim ser observadas, anotando a posição do líquido dentro do tubo.

252

Em 1611, Bartolomeu Telioux, de Roma, desenhou um termoscópio dotado de uma escala; no entanto a sua descrição de tal dispositivo revela pouca compreensão dos princípios físicos envolvidos. O verdadeiro “termômetro” foi inventado pelo médico italiano Santorio Santorre que, cerca de 1612, desenvolveu um termoscópio a ar equipado com uma escala para leitura da temperatura. Sabe-se que, em 1632, Jean Ray usou um termômetro de líquido em vidro, embora ainda com o topo aberto. Na segunda metade do século XVII o termômetro a ar era já muito conhecido, embora a sua eficácia deixasse bastante a desejar. Em 1644, por exemplo, Evangelista Torricelli descobrira a variabilidade da pressão do ar e, cerca de 1660, comprovou-se que o termômetro a ar reagia não só às mudanças de temperatura, mas também às de pressão. A solução para esse problema – também o grande passo seguinte na medição da temperatura – fora dado em 1654 por Ferdinando II, grão-duque da Toscânia, que selou um tubo contendo álcool e tendo gravada uma escala arbitrária, dividida em 50 graus. Pelo fato de ser fechado, tal dispositivo não sofria a influência da pressão atmosférica, pois esta atuava de igual modo em todo o termômetro. Nascia assim o “termômetro florentino”, primeiro termômetro de líquido em vidro de construção selada e incorporando uma escala graduada. O termômetro de líquido tornou-se amplamente conhecido após a publicação de um relatório da Accademia del Cimento, de Florença, em meados do século XVII. Um dos instrumentos construídos na Accademia, composto por um tubo helicoidal com uma escala dividida em 420 graus, proporcionou uma excelente demonstração da expansibilidade do álcool e da sua eficácia como fluido termométrico. Vários outros termômetros, com escalas de 50 e de 100 graus, foram construídos naquela instituição; o grande problema com tais

253

dispositivos residia na variação das escalas, de um modelo para outro, que só coincidiam em aparelhos iguais, não permitindo, portanto, uma escala de temperaturas uniforme. Durante a década de 1660, Robert Hooke, da London Royal Society, estabeleceu os primeiros princípios de comparação entre termômetros de diferentes construções, evitando assim a necessidade de construir réplicas exatas de cada termômetro. O seu método consistiu em estabelecer dois pontos de congelamento da água (início da solidificação e solidificação completa), criando uma escala entre -7 e +13 graus, obtidos em tempo de inverno e de verão, respectivamente. Ao longo das décadas seguintes, muitas escalas de temperatura foram concebidas, todas baseadas num ou mais pontos fixos, arbitrariamente escolhidos; em 1778 foram contadas nada menos do que 27 diferentes escalas termométricas. Os pontos fixos tentados incluíam a temperatura do corpo humano, o ponto de fusão da manteiga etc. No entanto, nenhuma escala foi universalmente aceito até cerca de 1714, quando Gabriel Fahrenheit, um fabricante holandês de instrumentos de precisão, construiu os primeiros termômetros de mercúrio precisos e repetitivos. Fahrenheit fixou o ponto inferior (o “zero”) da sua escala de temperaturas à custa de uma mistura de gelo e de sal; esta era a temperatura mais baixa que ele podia reproduzir, e atribuiu-lhe o valor de “32 graus”. Para o extremo superior da sua escala, escolheu a temperatura normal do corpo humano, designandoa por “96 graus”. O termômetro de Fahrenheit ganhou grande popularidade, principalmente devido à repetibilidade da escala e à qualidade de construção dos termômetros produzidos. Cerca de 1742, o sueco Anders Celsius propôs que o ponto de fusão do gelo e o ponto de ebulição da água fossem adotados para definir uma escala de temperaturas. Celsius escolheu os “zero graus” como sendo o ponto de ebulição da água, atribuindo os “100 graus”

254

ao ponto de fusão. Mais tarde, esses pontos foram invertidos e nascia a escala “centígrado” (que significa literalmente “dividida em cem graus”). Em 1948 o nome desta escala viria a ser oficialmente alterado para “escala Celsius”. Entretanto, ainda no século XVIII, Amontons desenvolveu um termômetro de gás, medindo a pressão no interior de um bulbo selado contendo um gás. Verificou assim que a relação entre as pressões no verão e no inverno estavam na proporção de 6 para 5; foi mais longe, e concluiu que a menor temperatura possível seria aquela que provocasse uma pressão nula no interior do bulbo. Parecia, pois, haver uma relação de proporcionalidade entre a temperatura e a pressão, embora na época não tivesse sido dada grande relevância a tal conclusão, devido ao fato de o termômetro de gás de Amontons ser de grandes dimensões e pouco manuseável. Posteriormente, os trabalhos de Amontons viriam a dar origem à termometria de gás. No início dos anos 1800 William Thomson (que viria mais tarde a receber o título de Lord Kelvin) desenvolveu uma escala termodinâmica universal baseada no coeficiente de expansão de um gás ideal. Kelvin estabeleceu o conceito de “zero absoluto” e a sua escala veio a tornar-se a base da moderna termometria •

Termômetro: um instrumento de medição

O termômetro é um instrumento que possui a finalidade de medir e registrar as variações de clima. Existem alguns tipos de termômetros. O comum apenas nos mostra a temperatura ambiente no momento de sua leitura. Normalmente são usados termômetros de mercúrio ou álcool colorido colocados à sombra em local ventilado. O álcool tem sido preferido por não congelar quando as temperaturas variam abaixo de zero. Tais tipos de termômetros são pouco usados nas estações meteorológicas por não permitirem o registro de dados além do visual. O

255

mais usado, nestas estações, é o termômetro registrador de máximas e mínimas. Ele registra (por um processo puramente mecânico) as temperaturas máximas e mínimas num intervalo de tempo.

•

A medição no Brasil

No Brasil, a escala comumente utilizada é a Celsius (ºC). Ela é baseada nas temperaturas de fusão e de ebulição da água. A primeira recebe valor arbitrário igual a zero (temperatura de fusão da água = 0 ºC) e a segunda, valor igual a cem (temperatura de ebulição da água = 100 ºC). Nos Estados Unidos e na Europa, utiliza-se a escala Fahrenheit (ºF). Já a escala oficial do Sistema Internacional de Medidas utiliza a unidade kelvin (K).

Leitura Complementar Nº 02

Umidade Relativa do ar

Diariamente, o serviço de meteorologia divulga a previsão do tempo em que são fornecidos os valores de temperatura e umidade relativa do ar. Entende-se por umidade o conteúdo de água em uma substância ou material. No caso da umidade do ar, a água está misturada com o mesmo de forma homogênea no estado gasoso.

256

O ar atmosférico sempre contém quantidade variável de vapor de água conforme a temperatura, pressão, região, estação etc. Esse vapor, resultante da evaporação das águas dos mares, rios e lagos, sobretudo pela ação do calor solar, sobe na atmosfera e passa a fazer parte de sua composição. Devem-se ao vapor de água diversos fenômenos relevantes na vida de animais e plantas, como a chuva, neve etc. Como qualquer outra mistura gasosa o ar tem um limite de absorção, este limite se denomina saturação. Abaixo do ponto de saturação o ar úmido não se distingue do ar seco; já acima do limite a quantidade de água em excesso se precipita em forma de neblina ou pequenas gotas de água (chuva). A quantidade de água que o ar absorve antes de atingir a saturação depende da temperatura e aumenta progressivamente com ela. Por exemplo: a 0 ºC ela é de 4,9 g/cm3 e a 20 ºC alcança 17,3 g/cm3. Um fato interessante ligado à umidade relativa é que o homem sente-se melhor em um ambiente com umidade baixa, do que em lugares de umidade relativa elevada e temperaturas menores. Nestes últimos, o suor custa mais a evaporar, razão pela qual a sudorese, ainda que abundante, não provoca resfriamento sensível. Uma sudorese muito menor em ambiente de ar seco permite, ao contrário, uma evaporação rápida do suor e uma conseqüente diminuição de temperatura do corpo humano. O Termohigrógrafo é um instrumento utilizado na leitura e registro em forma impressa da temperatura e da umidade relativa do ar. O instrumento pode ser usado todas as vezes que as leituras das variações da umidade e da temperatura são exigidas: uso meteorológico em estações meteorológicas, indústria alimentícia, laboratórios, horticultura, museus, etc. Outro instrumento utilizado é o Psicrômetro, que permite a determinação rápida da umidade relativa do ar. Este aparelho é constituído de dois termômetros: um do bulbo seco (termômetro comum) e o outro de bulbo molhado. É a diferença de temperatura entre os termômetros que possibilita calcular a umidade relativa do ar.

257

Foto 1 – Psicrômetro

EXPERIMENTO: Como funciona um indicador de umidade do ar?

CONTEXTO Bastante conhecido, o popularmente chamado “galinho do tempo” é uma dispositivo que adquire coloração azul quando o tempo está bom e rosa em dias chuvosos. Sendo assim um bom indicador da umidade do ar. Mas afinal, como ele funciona?

MATERIAIS Sulfato de cobalto agrícola, água, sal (NaCl), folha de papel branca, secador de cabelos, cotonete.

PROCEDIMENTO Em um vidro, coloque 0,5 g de sulfato de cobalto e 0,5 g de sal de cozinha. Dissolva a mistura de 10 mL de água. Molhe um cotonete na solução obtida e escreva qualquer coisa em uma folha de papel branca. Ligue o secador de cabelos e dirija o jato de ar quente para o escrito. Observe! Borrife água na região escrita. Observe!

258

OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA Ao escrever na folha branca com a solução, as letras são róseas. Logo depois de dirigir o jato quente do secador para o escrito, este se torna de cor azul.

INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA A cor rósea do cloreto de cobalto é devido à presença de seis moléculas de água que se ligam ao íon cobalto (íon hexahidratado). Quando aquecemos uma solução deste sal hexahidratado, ocorre à saída de duas moléculas de água, com formação do íon tetrahidratado, que é azul. Ao resfriar a solução, o íon torna-se novamente hexahidratado.

EXPRESSÃO REPRESENTACIONAL 1) CoSO4 (s) + H2O(l) → Co2+(aq) + SO42-(aq) 2) Co2+(aq) + Cl-(aq) → CoCl2.6H2O (aq) cor de rosa 3) CoCl2.6H2O (aq) cor de rosa

CoCl2.4H2O (aq) + 2 H2O(l) azul

INTERFACE CIÊNCIA-TECNOLOGIA-SOCIEDADE Muitos de nós consultamos algum tipo de previsão do tempo a fim de melhor organizar o dia. À véspera de um final de semana prolongado, por exemplo, muitas pessoas se interessam em saber qual é a previsão meteorológica para confirmar uma viagem. O interesse pela previsão do tempo, porém, não se restringe apenas ao plano individual. Sua importância é cada vez maior para a agricultura e os transportes, tanto que a Organização Meteorológica Mundial (OMM) criou um sistema composto por uma rede mundial de estações de superfície, com cerca de 10 mil unidades, cada vez mais automatizadas, além de incontáveis navios e aviões que registram e fornecem resultados de

259

observações em alto-mar e em todos os pontos do globo. Algumas centenas de estações terrestres realizam sondagens a fim de determinar a estrutura vertical da atmosfera com relação a suas características de temperatura, umidade relativa, direção e velocidade do vento num dado momento. Atualmente, as imagens produzidas pelos satélites são os mais eficientes instrumentos postos à disposição dos estudiosos do clima, fazendo com que a evolução das condições do tempo seja prevista a curtos intervalos com razoável grau de segurança. Acesse o site do INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais e veja as fotos de satélites, bem como, a previsão do tempo para sua região (www.inpe.br).

9

Sugestões de atividades com os alunos

ƒ

Atividade 1 – Realização da atividade: “Estimando a unidade relativa do ar”.

Nesta atividade o aluno vai trabalhar com o dado coletado durante a realização da prática. Por isso é conveniente que o resultado obtido e as observações feitas sejam anotados.

Estimando a unidade relativa do ar

Para realizar esta atividade, os alunos devem se familiarizar com o material a ser utilizado, seguindo algumas regras. Por isso, torna-se importante realizar passo a passo alguns procedimentos descritos abaixo: 1. Coloque o termômetro de bulbo seco e úmido para a medição da temperatura ambiente na sombra e em lugar ventilado; 2. Meça o valor encontrado;

260

3. Anote o valor obtido; 4. Estime a umidade relativa do ar

ƒ

Atividade 2 – Leitura do texto “Umidade Relativa do Ar”.

ƒ

Atividade 3 – Realização do experimento: “Como funciona um indicador de

umidade do ar?”. Nesta atividade o aluno vai trabalhar com dados coletados durante a realização do experimento, relacionando-os com as informações previamente trabalhadas na atividade 2.

ƒ

Atividade 4 – A partir da realização das atividades e do conhecimento dos alunos

serão discutidas as relações dos conceitos químicos pertinentes ao tema.

Parte D - Volume

Nesta parte da unidade de ensino procura-se definir e explicar o comportamento do volume para os materiais gasosos. Para isso são propostas as seguintes atividades: 1. Leitura do texto “O volume como padrão de medida” Para contextualizar historicamente a construção do conhecimento científico, é de suma importância que o professor faça uma leitura do texto da seção “Pitadas da história”. Este texto traz informações sobre a utilização do volume como grandeza de medida. 2. Realização do experimento “Como determinar o volume de O2 no ar?”. Esta prática deve ser realizada por grupos de três ou quatro alunos. Entretanto, antes de sua realização, o professor deve enfatizar a relação desta atividade com o contexto do texto da atividade anterior.

261

O procedimento e os materiais utilizados no experimento são simples. O que permite a realização pelos próprios alunos sem maiores riscos. 3. Debate sobre questões pertinentes ao fenômeno estudado, abordando os seguintes conceitos: grandezas e unidades medidas, volume, reação de oxi-redução.

Pitadas da História Nº 05 O volume como padrão de medida

Desde a antiguidade, o homem já utilizava unidades de peso e medidas. Tais unidades abrangiam somente: massa (anteriormente denominada peso), volume (líquido ou de grãos), comprimento e área. No entanto, não havia uma padronização destas unidades, as medidas e transações eram feitas de inúmeras maneiras, dependendo de cada região. Ou seja, em todos os países, passaram-se séculos sem que houvesse unidades uniformes, que pudessem servir de padrão ao comércio entre zonas distintas do país e com os países vizinhos. Eram conhecidas e implementadas unidades que vinham ainda dos tempos árabes, tais como o arrátel, padrão de peso, ou a milha, unidade de comprimento que foi herdada dos romanos. E ainda, as unidades variavam de lugar para lugar e não era raro sobreporem unidades diferentes e com diversas designações ou dar o mesmo nome a unidades distintas. Provavelmente a mais antiga medida linear que se tem notícia, surgiu no antigo Egito, é a representação em mármore preto do cúbito (distância entro o cotovelo e o dedo médio), padrão mais antigo registrado pela História.

262

Outra tentativa conhecida, para a padronização das medidas, foi feita em Portugal, com o rei D. Pedro I, em 1361. Período em que o poder real se afirmava em detrimento do poder dos múltiplos senhores feudais. A uniformização das medidas era um instrumento da unidade do reino sob um único soberano. Chegados ao tempo dos Descobrimentos, procedeuse a duas novas reformas. Nas Ordenações Manuelinas (1499) procurou-se clarificar os sistemas de unidades para as várias aplicações no comércio e definiram-se múltiplos e submúltiplos das unidades principais. No tempo de D. Sebastião procedeu-se à nova reforma, na qual foram estabelecidas unidades de volume para líquidos tais como o vinho (alqueires) e para secos tais como grão e arroz (almudes). Sendo que, quaisquer outras unidades de volume utilizadas, foram proibidas. No entanto, a falta de medidas unificada continuava sendo um problema, até que em 1799, na França, houve a uniformidade das medidas. Foi criado o Sistema Métrico Decimal. Este sistema definiu não só o metro e o quilograma como medidas, mas também determinou o litro para medidas de volume. Anos antes, da implantação do sistema métrico, cientistas e academias de vários países, nomeadamente da França e da Inglaterra tinham procurado chegar a um acordo para a instituição de um sistema racional e uniforme de medidas. Porém, com a revolução francesa de 1789 interromperam-se esses esforços e os franceses declararam unilateralmente o sistema métrico decimal em 1791. Por isso a adoção desse sistema foi feita de forma relutante em muitos países. Segundo o fundador da Química moderna, Antoine Lavoisier (1743–1794), jamais algo de maior coerência e mais simples, em todas as suas partes, saiu das mãos dos homens. Mas os tempos eram difíceis. O próprio Lavoisier, que tinha sido um dos membros do comitê nomeado pela Assembléia Nacional revolucionária para a reforma das unidades, veio a ser condenado e executado, em 1794.

263

A relutância de muitos países na adoção do sistema foi intensificada quando, poucos anos depois, Napoleão espalhou o sistema métrico pela Europa, usando meios de persuasão pouco ortodoxos na ciência e no comércio. O metro passou a ser visto como um símbolo das invasões francesas e em alguns países tentava-se evitar a própria palavra. Por isso, apesar da racionalidade do sistema, procuravam-se subterfúgios. Tais subterfúgios foram empregados por D. João VI, em 1812, ao evitar a palavra “metro” para os padrões de medidas. Assim, em seu reinado, foi adotada a designação de “mão-travessa”, como unidade fundamental. A mão-travessa correspondia ao decímetro, a décima parte do metro. Da mesma maneira, adotou-se o litro como unidade de volume, mas chamou-lhe de canada. Este sistema tinha vários inconvenientes. Dificultava as comparações e o comércio internacional e originava grandes confusões, pois usavam nomes antigos, que correspondiam a outras unidades, para designar as novas. Ao falar de canada, não se sabia se estava a considerar a nova unidade, correspondente a 1 litro, ou se a antiga, que correspondia a 1,4 litros. A aumentar a confusão, o sistema de 1814 tinha nomes diferentes para os diversos múltiplos e submúltiplos das unidades principais. No Brasil, ao se tentar implantar o sistema métrico, houve uma revolta. Quebra-Quilos foi um movimento que teve inicio na Paraíba, mas que depois se espalhou pelas quatro províncias do norte. A revolta consistia na resistência frente às mudanças do padrão de medidas, já que grande parte da população desconhecia a nova unidade métrica decimal e com isso tinha medo de ser ludibriada. Outra reivindicação visava acabar com a cobrança de tributo sobre o solo. Neste período de revolução, os amotinados após inutilizarem as balanças, voltavam a comercializar

264

produtos pelo antigo sistema de origem ibérica. A revolta perdurou até o ano de 1882, quando o Brasil finalmente conseguiu adotar o sistema francês como padrão. Este sistema, duzentos anos depois de ser criado, foi modificado devido a sua falta de exatidão. Chegou-se, assim, ao Sistema Internacional de Unidades (SI), implantado oficialmente no Brasil em 1962 e depois confirmado por lei para garantir uma uniformidade de pesos e medidas em todo território nacional. Atualmente, a maioria dos países adota o SI para se integrar ao mercado internacional. Porém, mantém outros sistemas de medidas para uso interno. Conseqüentemente, existem ainda várias unidades de medidas utilizadas para a mesma grandeza. Assim, para a grandeza de volume são empregadas, além do metro cúbico (unidade padrão do SI): litro, galão, barril, alqueire, bushel etc.

Relação entre unidade de volume 1 L = 10-3 m3 1 pé cúbico = 28,32 x 10-3 m3 1 galão (EUA) = 3,78 x 10-3 m3 1 galão (Rússia) = 4,546 x 10-3 m3 1 barril (petróleo, EUA) = 158,98 x 10-3 m3 1 barril (Rússia) = 163,65 x 10-3 m3 1 bushel * (EUA) = 35,24 x 10-3 m3 1 alqueire ** = 36,27 x 10-3 m3

265

1 medida ** = 2,66 x 10-3 m3

* Unidade de capacidade para secos (EUA), usada, por exemplo, na comercialização de grãos.

** Unidade de volume legal no Brasil do século XIX.

EXPERIMENTO: “Como determinar o volume de O2 no ar?”

CONTEXTO O gás oxigênio é um gás incolor, inodoro e insípido e atóxico. Além de ser um dos principais componentes da atmosfera terrestre. Mas como determinar seu volume no ar?

MATERIAIS Seringa plástica de volume igual ou superior a 10mL; pedaço de esponja de aço, copo, água, vinagre.

PROCEDIMENTO Umedeça um pequeno pedaço da esponja no vinagre por cerca de um minuto. Depois, sacuda para a retirada do excesso de vinagre. Em seguida, a esponja deve ser introduzida na seringa plástica (não a deixar próxima à extremidade inferior par que não haja interferência na medida do volume de água), que rapidamente deve ter a extremidade superior tapada pelo êmbolo e a inferior mergulhada na água contida no béquer ou copo. Observe.

266

OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA Ao mergulhar a seringa, a água entra. Por algum tempo observa-se a elevação de seu nível. Após o fim do fenômeno, verifica-se mudança na coloração e na aparência da esponja.

INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA A entrada da água na seringa é ocasionada pela diferença de pressão estabelecida entre o interior da seringa e o ambiente. Essa diferença de pressão é provocada pelo consumo de oxigênio durante a reação de oxidação do ferro presente na esponja, e faz com que a pressão atmosférica “empurre” o líquido (no caso a água) para dentro da seringa.

EXPRESSÃO REPRESENTACIONAL 4Fe (s) + 3O2(g) + 6H2O(l) → 4Fe(OH)3(s) Fe(OH)3(s) + H2O(l) → Fe2O3. 4 H2O(s)

INTERFACE CIÊNCIA-TECNOLOGIA-SOCIEDADE A Terra possui aproximadamente 4,5 bilhões de anos. Sendo assim, pouco provável que o planeta tenha permanecido por todo esse tempo idêntico, na sua forma e na sua composição. Esse fato também indica, que nem sempre a atmosfera terrestre apresentou a mesma composição química atual. Estima-se que a Terra apresentava uma atmosfera bastante redutora, com uma crosta rica em ferro elementar e altas doses de radiação. Pois, o Sol era 40% mais ativo e não havia oxigênio suficiente para atuar na filtração dessa radiação. A partir, dessas características, inferiu-se que a atmosfera primitiva era composta de hidrogênio, metano e amônia. O oxigênio que compõem a atmosfera atualmente provém, quase que na sua totalidade, da reação proveniente da fotossíntese, pois todas as outras fontes fotoquímicas

267

inorgânicas de produção de oxigênio juntas contribuem com menos de um bilionésimo da reserva que utilizamos no processo de respiração. Há dois bilhões de anos atrás, quando o oxigênio começava a se formar, seu excesso, era fotoquicamente transformado em ozônio, pela radiação UV que atingia a crosta terrestre de forma intensa e muito energética. Consequentemente, a atmosfera se transformava em um ambiente duplamente oxidante, pois além do oxigênio, também havia o gás ozônio na baixa troposfera. Tal fato acarretava um ambiente altamente tóxico para os organismos fermentativos e facultativos, que buscavam proteção embaixo d’água, onde o ozônio é pouco solúvel e a radiação UV penetra apenas nos primeiros centímetros. Durante milhões de anos os organismos procuraram se adaptar bioquimicamente, através da produção de enzimas protetoras de espécies altamente reativas como os radicais oxigenados. Enquanto isso, a concentração do oxigênio aumentava na troposfera, e com isso a camada de ozônio tornava-se mais elevada, distante da crosta terrestre. Dessa forma, os organismos hoje chamados de aeróbicos foram se adaptando ao aumento da concentração de oxigênio na atmosfera. Acarretando assim, a saída da água destes organismos para terra seca. E a mudança de uma atmosfera redutora para altamente oxidante, contendo em sua composição, cerca de 21% de oxigênio.

9

Sugestões de atividades com os alunos

ƒ

Atividade 1 – Realização do experimento: “Como determinar o volume de O2 no

ar?”. Nesta atividade o aluno vai trabalhar com dados coletados durante a realização do experimento, relacionando-os com as informações previamente trabalhadas na atividade 1.

268

ƒ

Atividade 2 – A partir da realização das atividades e do conhecimento dos alunos

serão discutidas as relações dos conceitos químicos pertinentes ao tema.

UNIDADE 5: PROPRIEDADES DOS GASES

9 Apresentação da Unidade

Nessa unidade de ensino são propostas atividades, que procuram investigar e caracterizar o comportamento dos gases, a partir de suas propriedades. São elas: expansão, compressão e difusão. Para uma melhor compreensão dos conceitos que serão apresentados nesta unidade, esta foi estruturada em duas partes: Parte A – Expansão e compressão; Parte B – Difusão.

Parte A – Compressão e expansão dos gases

269

Nesta parte da unidade de ensino procura-se definir e explicar os fenômenos de expansão e compressão para os materiais gasosos. Para isso são propostas as seguintes atividades: 1. Leitura do texto “Conhecendo os motores de combustão”. A leitura do texto complementar é direcionada aos professores que buscam informações sobre o funcionamento básico de um motor de combustão interna, bem como sua relação com as propriedades de expansão e compressão dos gases. Além de ter caráter motivador, este texto atua como organizador, relacionando conceitos químicos com idéias que os alunos possam ter sobre esses assuntos. 2. Realização do experimento “Por que ocorre a compressão nos gases?”. Esta prática deve ser realizada por grupos de três ou quatro alunos. Entretanto, antes de sua realização, o professor deve enfatizar a relação desta atividade com o contexto do texto da atividade anterior. Os materiais necessários são simples e alguns, como, por exemplo: seringa e fósforo podem ser trazidos de casa pelos alunos. 3. Debate sobre questões pertinentes ao experimento e ao texto, abordando os seguintes conceitos: moléculas, estados físicos, gases, expansão e compressão.

Texto Complementar N° 03

Como funcionam os motores de combustão interna?

270

Em 1770, durante a Revolução Industrial, foi desenvolvido o primeiro veículo a motor. Seu funcionamento baseava-se nos princípios da máquina a vapor construída por James Watt (1736 – 1819). Já no início do século XIX, os carros a vapor existentes eram mais práticos, porém ainda eram pesados e desajeitados. Dessa forma, com o aparecimento dos trens, mais rápidos e capazes de transportar mais passageiros, houve o declínio dos “carros” a vapor. Somente em 1860, foi desenvolvida a primeira unidade motriz prática para veículo, com a invenção do motor de combustão interna pelo belga Etienne Lenoir. Sendo o gás da iluminação de rua, o combustível por ele utilizado. Com o conhecimento das qualidades explosivas da gasolina bem estabelecidas e o aperfeiçoamento do motor de combustão interna, em 1882, o engenheiro alemão Daimler começou a construir os primeiros motores práticos. Em 1885, montou um desses motores numa espécie de bicicleta de madeira e, no ano seguinte, uma carruagem de quatro rodas. Foi o primeiro automóvel que realizou, com êxito, viagens completas. Desde então, surgiram novos modelos que passaram a ter rodas de borracha, faróis e pára-choques. Por volta de 1890, Karl Benz e Gottlieb Daimler, na Alemanha, e Albert de Dion e Armand Peugeot, na França, fabricavam automóveis para venda ao público. Esses primeiros carros produzidos em número limitado iniciaram a idade do automóvel. A partir da fabricação do primeiro carro de Henry Ford, nos Estados Unidos, iniciouse a produção em massa de automóveis, diminuindo seu preço no mercado. Tal fato propiciou a oportunidade de milhões de pessoas de possuírem seu próprio automóvel. A notável difusão de seu uso permitiu que os fabricantes melhorassem a apresentação e forma dos carros, de ano

271

para ano, até chegarem aos maravilhosos modelos aerodinâmicos de nossos dias. No Brasil, as fábricas se estabeleceram a partir de 1954, principalmente na região compreendida pelas cidades de Osasco, São Bernardo do Campo e Santo André, nas proximidades da cidade de São Paulo. ¾

Motores de combustão interna

Qualquer motor é um transformador de energia. Sua principal característica é converter todo tipo de energia em energia mecânica. Por exemplo, um motor de combustão interna transforma energia do calor (energia térmica) proveniente da reação de combustão da mistura comburente (ar e combustível), em energia mecânica. Essa transformação de energia química em térmica é feita no interior do motor, precisamente na câmara de explosão. O funcionamento dos motores de combustão interna é baseado em duas importantes propriedades dos gases: a compressibilidade e a expansibilidade. Ou seja, se essa expansão dos gases for controlada, obtém-se uma pressão que será utilizada para movimentar partes interiores do motor, levando-as a se moverem. Mesmo que todos os motores de combustão interna funcionem pelo mesmo princípio, existem várias maneiras pelas quais se pode obter esse efeito: motor de dois tempos, motor de quatro tempos, motor diesel etc. Os motores mais comuns, no mundo inteiro, são os que funcionam com o processo chamado de “quatro tempos”. Conhecidos também como “motores Otto”, pois em 1866, Nikolaus August Otto e Eugent Langen, da Alemanha, construíram o primeiro bem sucedido motor deste tipo. Para que o motor “quatro tempos” funcione, esse deve executar quatro fases (quatro

272

tempos) bem características. Estas recebem nomes especiais e são descritas a seguir: Primeiro tempo – admissão: a válvula de admissão “abre” e o cilindro aspira à mistura de ar com combustível através do movimento de descida do pistão. Segundo tempo – compressão: a válvula de admissão se “fecha” e o pistão volta a subir para comprimir a mistura. Neste momento, inicia-se a queima da mistura, ocasionada por uma faísca (centelha elétrica) liberada pela vela. Assim, a combustão passa a se processar continuamente. Terceiro tempo – explosão: a mistura ao inflamar-se, é transformada em gases de alta pressão. Assim, a força de expansão resultante destes gases, empurra o pistão para baixo. Quarto tempo – escapamento: o pistão sobe abrindo a válvula de escape e expelindo os gases, deixando assim, o cilindro livre para a admissão do ciclo seguinte. Nos motores de dois tempos é necessário uma mistura de óleo com o combustível, para que este seja lubrificado, pois não possui cárter (depósito de óleo localizado na parte interior do motor). Seu ciclo é feito por admissão e explosão. No tempo de admissão admite ar e combustível. Já no tempo de explosão, ocorre a combustão, iniciada por uma faísca elétrica. Os gases provenientes desta queima saem por um orifício (localizado no motor) e o pistão desce para a admissão de um novo ciclo. Os motores a combustão interna podem utilizar combustíveis líquidos voláteis diversos tais como: gasolina, querosene, benzina, diesel, etanol, metanol; ou gases como: butano e propano. Os motores de combustão interna são usados em vários tipos de serviços. Os movidos

273

à gasolina e álcool são utilizados quando se torna necessário trabalhar com acelerações rápidas e altas velocidades. Já os motores a diesel são usados na propulsão de navios, locomotivas, tratores, grandes caminhões, automóveis, ônibus, lanchas e outros tipos de embarcações; enfim na propulsão de veículos pesados. Os motores que utilizam álcool como combustível foram empregados pelo Brasil, a partir de 1975, com a implementação do Programa Nacional do Álcool (pró-álcool). Tal programa alcançou seu ápice entre 1986 e 1989, produzindo 90% dos automóveis que saíam das linhas de montagem das fábricas nacionais. Este tipo de motor apresentou inicialmente algumas falhas, que posteriormente foram solucionadas. A construção e montagem dos motores a álcool, não diferem dos motores à gasolina. Porém, apresentam algumas particularidades próprias: os pistões e as velas de ignição são exclusivos; o tanque, o carburador e as canalizações recebem tratamento químico especial contra corrosão; as câmaras de compressão são menores, para permitir maior taxa de compressão; a bomba de combustível tem uma maior vazão; possui um dispositivo (que injeta gasolina) para dar a partida quando o motor está frio; e a bateria possui maior amperagem (46 ou 54 A), devido à alta taxa de compressão. O álcool etílico, ou etanol (C2H5OH) pode ser obtido a partir da exploração das seguintes biomassas: plantas e matérias ricas em açúcares (cana-de-açúcar, sorgo, sacarídea etc); plantes ricas em amido (mandioca, batata, milho etc) transformáveis em açúcar, por enzimas; plantas ricas em celulose (madeira, bambu, aguapé etc). No Brasil, o álcool é produzido, principalmente, através da fermentação de açúcares provenientes da cana-deaçúcar. Para uso automotivo recebe o nome de álcool carburante. O álcool adquirido nas bombas dos postos de serviço possui em sua composição água

274

e outros componentes (ex: gasolina), que além outras utilidades servem para inibir o uso doméstico ou a fabricação de bebidas alcoólicas. No Brasil, o álcool hidratado utilizado possui duas particularidades: alta resistência à detonação e baixo poder calorífico (gera menos energia na combustão que a gasolina). Em função dessas características, o motor a álcool pode utilizar taxa de compressão mais elevada, mas requer uma relação estequiométrica diferenciada, ou seja, a mistura ar e combustível deve ser mais rica (mais combustível) que no motor a gasolina. Na prática, isso significa que o motor a álcool pode obter mais potência, mas consume mais combustível. Pois, possui um menor poder calorífico, quando comparado ao da gasolina. Ou seja, é necessária maior quantidade de combustível para realização do mesmo trabalho. Nos tempos áureos do álcool o governo o subsidiava de modo a mantê-lo em proporção interessante diante da gasolina, compensando no preço por litro seu maior consumo. Hoje essa proporção se alterou e o álcool deixou de ser viável, aumentando o custo por quilômetro. Algumas vantagens do álcool, como o menor índice de emissões, perderam importância com as normas de controle de poluição que restringiram também as emissões dos motores a gasolina. Além dos motores movidos à gasolina e a álcool, existem os que utilizam o diesel. Tais motores funcionam também por combustão interna, porém com uma pequena diferença: o ar é comprimido para depois ser pulverizado o combustível. Assim, no primeiro tempo admite-se o ar puro; no segundo ocorre a compressão do ar; no terceiro, o óleo diesel é pulverizado e ocorre, sucessivamente, a combustão e expansão dos gases resultante; e finalmente no quarto tempo, há expulsão de tais gases. Dessa forma, a um melhor aproveitamento do combustível injetado, e conseqüentemente, uma maior economia.

275

Em relação aos motores de ciclo Otto (gasolina e álcool), os motores a diesel possuem atrativos cada vez maiores. Pois, à medida que os parâmetros de emissões ficam mais rígidos e o fator consumo se estreita através das imposições de um mercado cada vez mais exigente, tornam-se mais claras suas vantagens. São elas: alto rendimento térmico (42% contra no máximo 33% dos propulsores a gasolina); menor consumo específico (em torno de 30%, pois se retira mais energia do combustível e da combustão) e por conseqüência menores índices de emissões de poluentes (emitem menor quantidade de gases tóxicos pelo escape, desde que bem regulados); por utilizar um combustível menos volátil que a gasolina, oferece maior segurança nos acidentes. Atualmente, novas tecnologias estão sendo pesquisadas, na tentativa de substituir o uso do óleo diesel. Entre ela está o uso do biodiesel, proveniente de alguns óleos vegetais. As principais fontes de extração são: baga de mamona, polpa de dendê, amêndoa do coco de dendê, amêndoa do coco de babaçu, semente de girassol, amêndoa do coco da praia, caroço de algodão, grão de amendoim, semente de canola, semente de maracujá, polpa de abacate, semente de linhaça, semente de tomate e de nabo forrajeiro. Combustível renovável, o biodiesel tem propriedades físicas similares ao óleo diesel além de apresentar maior lubricidade. Além de reduzir em 78% as emissões líquidas do gás carbônico, 90% as emissões de fumaça e praticamente elimina as emissões de óxido de enxofre. Os benefícios ambientais podem, ainda, gerar vantagens econômicas para o País. O Brasil poderia enquadrar o biodiesel nos acordos estabelecidos no protocolo de Kyoto e nas diretrizes dos Mecanismos de Desenvolvimento Limpo – MDL. No País, já existem algumas empresas habilitadas a produzir o biodiesel. E em

276

algumas cidades, como Riberão Preto e Curitiba, já se utiliza o biodiesel como combustível na frota de ônibus urbanos.

EXPERIMENTO: Por que ocorre a compressão nos gases?

CONTEXTO Podemos observar em fenômenos do cotidiano, que os sólidos e líquidos não são compressíveis como os gases. Mas por que isso ocorre?

MATERIAIS Seringa descartável de 10 mL (sem agulha), bico de Bunsen (ou lamparina a álcool) e fósforo

PROCEDIMENTO Encha a seringa com ar até a marca de 5 mL e aqueça a ponta para lacrá-la. Deixe esfriar. Depois, tente empurrar o êmbolo da seringa e observe. Em seguida, solte o êmbolo e observe.

OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA Após lacrar a seringa, empurrou-se o êmbolo. Dessa forma, observou-se uma diminuição do volume do ar contido na seringa. Já ao soltar o êmbolo, o volume do ar no interior da seringa aumenta, tornando-se o mesmo do início do experimento.

277

INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA O ar é formado de partículas que estão bastante afastadas uma das outras. Assim, ao comprimir o êmbolo da seringa, suas partículas ficam mais próximas entre si, reduzindo o espaço vazio entre ela, e conseqüentemente o volume de ar. Há conseqüentemente um aumento da pressão no interior da seringa. Já ao soltar o êmbolo, a pressão interna maior que a externa, empurra o êmbolo para fora (posição inicial) as partículas afastam-se novamente, obtendo assim, o mesmo volume do estado inicial.

EXPRESSÃO REPRESENTACIONAL

INTERFACE CIÊNCIA-TECNOLOGIA-SOCIEDADE O trovão é proveniente do som emitido pela rápida expansão de gases, ao longo de um canal de descarga elétrica, gerado por um raio. A energia da descarga elétrica provoca o aquecimento de gases no interior e ao redor da área visível do relâmpago. As temperaturas podem elevar-se a mais de 10.000 ºC em microssegundos, resultando em uma violenta onda de pressão, composta de expansão e compressão. O estrondo do trovão é criado quando

278

nossos ouvidos são atingidos por diferentes ondas, resultantes de uma mesma descarga, porém com origens localizadas a diferentes distâncias do observador.

9 Sugestões de atividades com os alunos

ƒ

Atividade 1 – Realização do experimento: “Por que ocorre a compressão nos

gases?”. Esta prática deve ser realizada pelos alunos. Porém, esses devem observar, bem como analisar os fenômenos, relacionando-os com as informações previamente trabalhadas pelo professor (a partir da leitura do texto “Conhecendo os motores de combustão”).

ƒ

Atividade 2 – A partir da realização da atividade e do conhecimento dos alunos

serão discutidas as relações dos conceitos químicos pertinentes ao tema.

Parte B – Difusão dos gases

Nesta parte da unidade de ensino procura-se definir e explicar o fenômeno difusão para os materiais gasosos. Para isso são propostas as seguintes atividades: 1. Realização do experimento “O que é difusão?”. Recomenda-se que esta prática experimental seja feita por demonstração, pois tanto o ácido clorídrico como o hidróxido de amônio são tóxicos e devem ser reservados em capela. Aconselha-se também o uso de óculos e luvas para manuseá-los. Durante a realização desta atividade os alunos devem observar, bem como analisar os fenômenos.

279

2. Leitura do texto “Por que sentimos o aroma dos perfumes?”. A leitura do texto complementar pelos alunos torna-se necessária, pois é de suma importância que esse obtenha informações sobre a química dos perfumes. Para o professor, além de ter caráter motivador, este texto atua como organizador, relacionando conceitos químicos com idéias que os alunos possam ter sobre esses assuntos. O texto deve ser lido pelos alunos, sob coordenação do professor. 3. Realização da atividade: “Vamos fazer perfumes?”. Nesta atividade será proposta a fabricação de alguns perfumes. Tal prática tem como objetivo propiciar aos alunos a oportunidade de produzir produtos utilizados no dia-a-dia, bem com contextualizar o conhecimento químico com o seu cotidiano. Para facilitar e tornar mais interessante à realização desta atividade é necessário conhecer algumas especificações inerentes aos perfumes (ler as informações no texto complementar: “Por que sentimos o aroma dos Perfumes?”). Após o conhecimento de tais especificações, os alunos irão produzir perfumes com essências diversificadas e logo em seguida, será proposto um debate sobre questões pertinentes a atividade e ao texto, abordando os seguintes conceitos: moléculas, massa molar, difusão, efusão e volatilidade. Como sugestões para discussão são apresentadas as seguintes questões: 1. Existe alguma diferença na intensidade do aroma dos perfumes produzidos na atividade? 2. Como são classificados (segundo sua volatilidade) os perfumes produzidos na atividade? 3. Por que sentimos o cheiro dos perfumes? 4. O que é um perfume? O que ele contém? 5. O que caracteriza uma fragrância? 6. Por que a composição dos perfumes importados é diferente dos nacionais?

280

7. Qual a função do álcool etílico na produção dos perfumes? E do fixador? Esta atividade podem ser realizadas por grupos de 3 ou 4 alunos.

EXPERIMENTO: O que é difusão?

CONTEXTO O mais primitivo dos nossos sentidos é o olfato, que nos permite sentir os cheiros, agradáveis ou desagradáveis, dos gases que se espalham pelo ar atmosférico. Mas, afinal de contas, por que percebemos o cheiro desses gases?

MATERIAIS Tubo transparente (aproximadamente 40 cm), algodão, duas rolhas de cortiça, contagotas, ácido clorídrico (HCl), amoíaco (solução de hidróxido de amônio, NH4OH).

PROCEDIMENTO Pegue o tubo transparente. Coloque em cada extremidade um chumaço de algodão. Logo em seguida, ao mesmo tempo, goteje ácido clorídrico no algodão numa das extremidades e amoníaco no algodão da outra. Tampe as extremidades do tubo com as cortiças.Observe.

OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA Após gotejar as substâncias indicadas nas extremidades, seus vapores formaram uma névoa branca no interior do tubo. Tal névoa se formou mais próxima da extremidade, na qual foi gotejado o amoníaco.

281

INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA As soluções gotejadas contêm as substâncias HCl e NH3 que são voláteis. Portanto, os vapores de HCl e NH3 difundem-se no interior do tubo e reagem ao se encontrar, formando uma névoa branca de NH4Cl. A névoa se encontra mais próxima da extremidade do amoníaco, pela diferença de velocidades existente entre os gases. Pois suas moléculas possuem massas diferentes. A massa da molécula de HCl é maior (mais que o dobro) do que da molécula da amônia. Sendo assim, o deslocamento das moléculas do ácido clorídrico é mais lento.

EXPRESSÃO REPRESENTACIONAL HCl(g) + NH3(g) → NH4Cl(s)

INTERFACE CIÊNCIA-TECNOLOGIA-SOCIEDADE O “gás de cozinha” é o nome popular do GLP (gás liquefeito de petróleo. É composto basicamente de propano e butano e obtido através do refino do petróleo e seu poder calorífico e de 28000 kcal/m3. O gás acondicionado no interior do botijão cheio se encontra 85% em estado líquido e 15% em estado gasoso. Isto garante espaço de segurança para evitar a pressão elevada no interior do recipiente, não devendo nunca ser ultrapassado este limite máximo de enchimento. Os gases propano e butano são inodoros, porém são acrescentadas substâncias orgânicas (mercaptantes) para que produza odor para fácil percepção em caso de vazamento. Nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP) o propano e o butano se apresentam

282

em estado gasoso. E tornam-se líquidos quando submetido a pressões relativamente altas ou quando resfriado.

Texto Complementar Nº 04

“Por que sentimos o aroma dos perfumes?”

Os primeiros perfumes surgiram provavelmente quando o homem passou a dominar o fogo, há mais ou menos 800 mil anos, e possivelmente estavam associados a atos religiosos. Os deuses era homenageados com a oferenda de fumaça proveniente da queima de madeira e folha seca. Mais tarde, essa prática foi incorporada pelos sacerdotes dos mais diversos cultos, que utilizavam folhas, madeira e materiais de origem animal como incenso, na crença de que a fumaça com cheiro adocicado levaria suas preces para os deuses. Portanto, a palavra ‘perfume’ tem origem nas palavras latinas per (que significa origem de) e perfumare (fumaça). O uso dos aromas pelas pessoas, de forma particular, aconteceu provavelmente entre os egípcios. O passo seguinte na evolução dos aromas foi a descoberta de que certas flores e outros materiais vegetais e animais, quando imersos em gorduras e óleos, deixavam nestes uma parte de seu princípio odorífero. Desta maneira, eram produzidos os ungüentos e os perfumes

283

mencionados na Bíblia. Com o início do cristianismo, a utilização dos aromas foi banida, uma vez que associada a rituais pagãos. Os árabes, porém, cuja religião não impunha as mesmas restrições, foram responsáveis pela perpetuação dos perfumes, bem como o aprimoramento na arte de extração desses compostos. Eles faziam essas extrações a partir de flores maceradas, geralmente em água, obtendo ‘água de rosas’ e ‘água de violetas’, dentre outras. O renascimento da perfumaria no Ocidente se deve as expedições às Índias em busca de especiarias. Outra significativa contribuição foi a das Cruzadas, que trouxeram toda a arte e habilidade da perfumaria oriental, além de informações relacionadas às fontes de gomas, óleos e substâncias odoríferas exóticas. Já no final do século XIII, Paris torna-se a capital mundial dos perfumes. Isso porque a Europa foi vítima de várias epidemias, todas atribuídas à água. A abstinência ao banho foi total e as pessoas recorreram às fragrâncias para disfarçar o mau cheiro. Os perfumes são compostos de várias substâncias voláteis (que se evaporam). Portanto, as moléculas dessas substâncias se espalham rapidamente pelo ar e sentimos o aroma porque algumas delas são detectadas por nosso olfato. Atualmente os perfumes são misturas de fragrâncias que podem ser classificadas em 14 grupos, conforme a volatilidade (rapidez de evaporação) de seus componentes.

284

Os perfumistas procuram compor a essência do perfume de modo que a evaporação dos componentes da fragrância ocorra em três fases distintas, denominadas notas de um perfume. assim um bom perfume possui três notas: Notas superiores ou cabeça do perfume: é a parte mais volátil do perfume, sendo detectada nos primeiros 15 minutos de evaporação; Notas do meio ou coração do perfume: é a parte intermediária do perfume, e leva um tempo maior para se percebida, de três a quatro horas. Nota de fundo ou base do perfume: é a parte menos volátil, geralmente leva de quatro a cinco horas para ser percebida. É também denominada “fixador” do perfume. Por possuírem a função de retardar e uniformizar a velocidade de evaporação de diversos constituintes. A grande maioria das fragrâncias usadas hoje em dia é fabricada em laboratório. No entanto, os perfumes mais caros usam os produtos sintéticos apenas para acentuar o aroma dos óleos naturais. Para alguns óleos, como o patchouli e o de sândalo, os químicos ainda não

285

encontraram substitutos satisfatórios. Existe uma diferença muito grande no preço dos produtos de perfumaria, dependendo se são classificados como ‘perfume’, ‘água de colônia’ ou ‘loção pós-barba’. Estas diferentes classificações refletem da composição da mistura que se compra. Os perfumes contêm misturas de fragrâncias dissolvidas em um solvente geralmente o etanol, que por sua vez, possui sempre uma pequena quantidade de água. Além da essência e do solvente, sempre se adiciona à mistura os fixadores, bem como a adição de um outro álcool, o propileno glicol, que possui a função de aumentar a solubilidade da essência no solvente. Uma das maiores diferenças entre produtos europeus, americanos e brasileiros é a concentração da essência. Enquanto nos perfumes nacionais esta se mantém entre 5% a 10%, nos importados sobe para 15% a 30%. O uso elevado dessa substância torna o perfume extremamente forte, não combinando assim com o clima brasileiro, pois o calor tende a exaltar o perfume.

9

Sugestões de atividades com os alunos

ƒ

Atividade 1 – Realização de experimento: “O que é difusão?”.

Mesmo que a prática experimental seja feita por demonstração, nesta atividade os alunos devem observar sua realização, bem como analisar os fenômenos.

286

ƒ

Atividade 2 – Leitura do texto “Por que sentimos o aroma dos perfumes?”.

ƒ

Atividade 3 – Realização da atividade: “Vamos fazer perfumes?”.

Nesta atividade o aluno vai trabalhar com dados coletados durante a realização do experimento, relacionando-os com as informações previamente trabalhadas nas atividades 1 e 2.

Vamos fazer perfumes?

Para realização desta atividade, são necessários os seguintes materiais: ƒ

1 frasco de vidro escuro com 100 mL de capacidade

ƒ

76 mL de álcool etílico (etanol);

ƒ

10 mL das essência cítrica, floral e baunilha;

ƒ

2 mL de fixador;

ƒ

2 mL de propileno glicol;

ƒ

10 mL de água destilada.

Tais matérias podem ser adquiridas em: casas especializadas em perfumaria, lojas de produtos naturais e farmácias de manipulação. Para a execução dessa atividade, torna-se importante realizar passo a passo alguns procedimentos descritos abaixo: ƒ

Coloque o álcool etílico na garrafa de vidro escuro;

ƒ

Adicione a essência cítrica, tomando cuidado para que ela se dissolva

completamente no álcool e, em seguida, acrescente o fixador e o propileno glicol; ƒ

Agite bem a mistura e tampe a garrafa;

ƒ

Nunca deixe que o vidro fique exposto à luz solar direta ou refletida.

287

ƒ

Repita os mesmos procedimentos, utilizando as essências de baunilha e a floral.

Ao produzir os três perfumes, observe suas características e as descreva no quadro a seguir: Perfumes (fragrância)

Coloração

Intensidade do aroma (forte, médio ou fraco)

Cítrica Floral Baunilha

Caro aluno a partir dos resultados obtidos na tabela, e dos conhecimentos adquiridos nas atividades anteriores, faça uma descrição da análise desses dados.

ƒ

Atividade 4 – A partir da realização da atividade e do conhecimento dos alunos

serão discutidas as relações dos conceitos químicos pertinentes ao tema.

UNIDADE 6: LEI DOS GASES

9 Apresentação da Unidade

288

Nessa unidade de ensino são propostas atividades, que procuram investigar e caracterizar o comportamento dos gases, permitindo assim, o estudo de leis sobre suas propriedades, e consequentemente, a teoria cinética dos gases. Para entendermos os principais pressupostos dessa teoria, é necessário estudar as seguintes leis: transformações isotérmicas, transformações isobáricas e transformações isocóricas. Para uma melhor compreensão dos conceitos que serão apresentados nesta unidade, esta foi estruturada em quatro partes: Parte A – Lei dos Gases. Parte B – Transformação Isotérmica; Parte C – Transformação Isobárica; Parte D – Transformação Isocórica;

Parte A – Lei dos Gases

A atividade proposta para o estudo da lei dos gases consiste: 1. Leitura do texto: “Uma abordagem histórica sobre a Lei dos gases”. No intuito de apresentar uma ciência dinâmica e em constante transformação, é de suma importância que o professor faça uma leitura do texto da seção “Pitada da História”. Este texto traz informação sobre diversos cientistas famosos que desenvolveram trabalhos envolvendo a lei dos gases.

Pitadas da História Nº 05

289

Uma abordagem histórica sobre a lei dos gases

Por mais de 300 anos, a Química e a Física estiveram envolvidas na busca de conhecer os gases. Muitos cientistas famosos devem sua reputação a experiências e cálculos teóricos evolvendo gases. Entre estes estão: Robert Boyle, Jacques Charles, Gay-Lussac, Avogadro, Cannizzaro, Joule, Kelvin e Maxwell.

ƒ

Robert Boyle (1627-1691)

No século XVII, a Química se transformou num campo de estudo com objetivos e métodos definidos. Nesse período coube um papel de destaque a Boyle que, com suas publicações, deu um passo decisivo para a valorização das medidas e da racionalidade das deduções experimentais. Robert Boyle nasceu no castelo de Lismore, na Irlanda, a 25 de janeiro de 1627. Era o sétimo dos catorze filhos do duque de Cork, um dos homens mais ricos e influentes da GrãBretanha. Sua formação foi tradicional: em parte em casa, em parte no Colégio de Eton, complementado por viagens a França, Itália e Suíça. O roteiro incluía uma estada em Florença, em 1641, onde o jovem inglês assistiu aos últimos anos da vida de Galileu Galilei. Pôde, desta forma, assimilar sua posição crítica perante a filosofia aristotélica e adquiriu com ele a certeza de que a experiência é a fonte clara e pura dos conhecimentos científicos. Em uma de suas obras, “Químico Céptico”, Boyle atacou a teoria de Aristóteles sobre

290

os quatro elementos (Terra, ar, Água e Fogo) e os três princípios da Paracelsus (Sal, Enxofre e Mercúrio) e propôs que a matéria era composta de vários tipos de partículas que podiam se arranjar em grupos. Grupos de um tipo constituíam uma substância química. Neste sentido, ele usou conceitos de teoria atômica e molecular semelhantes àqueles que usamos atualmente. De volta à Inglaterra, escreveu diversos ensaios filosóficos e começou seus estudos de Física e Química. Sendo um homem de posses, construiu um laboratório na sua casa em Sailbridge e se descobriu um entusiasta da experimentação. Suas pesquisas e obras foram influenciadas por autores como: Paracelso, Bernardino Telesio, Francis Bacon, Tommaso Campanella e Jan Baptista van Helmont. Em 1654, Boyle transferiu-se para Oxford, onde começou a freqüentar reuniões de um grupo de jovens interessados em desenvolver a chamada Filosofia Experimental (ciências físicas e químicas). Na tentativa de defender seus propósitos, foi um dos fundadores da Royal Society of London (Sociedade Real de Londres) para o desenvolvimento das ciências naturais. Foi durante sua permanência em Oxford, que Boyle realizou suas maiores produções científicas. No ano de 1660, Robert Boyle publicou sua primeira obra científica “New Experiments Physico-Mechanical, Touching the Spring or the Air abd its Effects” (Novas Experiências Físico-Mecânicas, Concernentes à Elasticidade do Ar e Seus Efeitos), na qual relata estudos e observações feitas a partir das pesquisas de Galileu, Pascal e Torricelli sobre o peso do ar (pressão atmosférica) e o vácuo. No intuito de realizar certas experiências, utilizou-se da bomba pneumática idealizada pelo alemão Otto von Guericke e adaptada por Robert Hooke para uso em laboratório. Na época, esta publicação criou grande polêmica, pois se tratava de uma obra não

291

aristotélica. Consequentemente foram publicados dois livros com violentos ataques tanto às experiências como às interpretações de Boyle. Um desses trabalhos era de autoria do famoso teórico de Filosofia Política, Thomas Hobbes, ardente defensor da não-existência do vácuo e da teoria do "éter" que preencheria todo o Universo. O outro foi escrito por um obscuro adepto das postulações aristotélicas, o jesuíta Franciscus Linus, que tinha objeções a todo o esquema conceitual sobre o peso do ar e o vácuo, desenvolvido por Pascal a partir do barômetro de Torricelli, ao qual Boyle havia feito algumas complementações. Em respostas aos ataques, em 1662, Boyle publicou um livro contento experiências e justificativas suficientes para rebater os argumentos de Hobbes e Linus. Dentre as explicações presentes no trabalho, havia na seção intitulada “Onde se examina a hipótese funicular dos Adversários”, a inclusão da famosa lei da relação entre a pressão e o volume dos gases. Nessa seção, Boyle escrevia: "Pode-se notar que, além de tudo, a hipótese do adversário é desnecessária, visto que ele não recusa que o ar tenha algum peso e elasticidade, mas, sim, afirma serem essas qualidades insuficientes para realizar tão grandes trabalhos como o de contrabalançar uma coluna de mercúrio de 75 cm, como nós dissemos; vamos, portanto, procurar, mostrar-lhe que a elasticidade do ar é capaz de realizar muito mais do que o simplesmente necessário para confirmar a experiência de Torricelli".

292

Fig 1. Aparelhagem laboratorial utilizada por Robert Boyle no estudo da pressão.

Em sua experiência, Boyle preparou um tubo de vidro com a forma de uma letra J (com o braço menor fechado e o maior aberto) e despejou mercúrio pela extremidade aberta, até que a diferença entre o nível de mercúrio do braço menor para o maior fosse de 75 em. Concluiu assim, que a pressão do ar fechado no braço mais curto era duas vezes maior que a pressão atmosférica que agia no outro braço, observando então, que o volume do ar comprimido no braço menor tinha se reduzido à metade do volume total. A partir desse e de outros experimentos, Boyle verificou as relações entre pressão e volume dos gases. Porém, em seu trabalho, não é feita nenhuma alusão explícita à influência da temperatura nos resultados obtidos. Na verdade, ele chegou a destacar o fato de expandir-se o ar com o calor e de contrair-se com o frio; mas, nesse caso, ele estava preocupado apenas em saber se o ar comprimido se comportaria da mesma forma. Somente anos depois, é que o abade francês Edme Mariotte deu maior precisão a essa lei, observando que só era válida sob temperatura constante. Dentre os trabalhos científicos desenvolvidos por Boyle podemos citar: (1) a lei dos gases que tem seu nome; (2) um indicador colorido para os ácidos; (3) o melhoramento da máquina de Otto von Guercke; (4) o melhoramento do termômetro de Galileu; (5) o abaixamento do ponto de ebulição dos líquidos no vácuo; (6) uma explicação para o paradoxo hidrostático; (7) uma refutação das teorias de Aristóteles sobre os quatro elementos; (8) a descoberta da acetona; (9) o isolamento do hidrogênio; (10) a prova que o ar é uma mistura; (11) a primeira aparecimento da noção de elemento químico; e (12) a descoberta da

293

sublimação da água. Foi a partir de suas definições químicas e reações que se iniciou a separação entre química e alquimia. Estabelecendo-se, no ano de 1668, em Londres. Já em 1680, foi eleito presidente da Royal Society, mas declinou da honra por não concordar com os termos do juramento de posse. Os seus múltiplos interesses intelectuais levaram-no a montar uma gráfica em que imprimiu diversas traduções da Bíblia. Durante alguns anos dirigiu a Companhia das Índias Orientais e, sem abandonar a pesquisa, dedicou os últimos anos de vida a pregação religiosa, até que morreu em 30 de dezembro de 1691, ainda na cidade de Londres.

ƒ

Jacques Charles (1746-1823) e Joseph Gay-Lussac (1778-1850)

Jacques Alexandre César Charles nasceu em 12 de novembro de 1746. Começou sua carreira como um pequeno burocrata no governo francês. Quando foi demitido de seu cargo, por motivos econômicos, ele tornou-se professor de Física da Sorbonne e de Química na Escola Politécnica, onde se voltou para o estudo dos gases. Charles foi o primeiro a ter a idéia de usar hidrogênio para encher balões aerostáticos. (Até então, utilizara-se apenas ar quente.) Em 1783, junto com seu irmão Robert, pôs essa idéia em prática e efetuou vôos, chegando a atingir mais de 1600 metros de altura. Em 1º de dezembro de 1783, Charles estava no segundo balão a elevar um ser humano da superfície da terra, este feito impressionou tanto Luís XVI que Charles ganhou um laboratório na Sorbonne. Em 1787, Charles fez sua descoberta mais famosa, descrevendo a interdependência

294

volume-temperatura (para uma pressão constante) de um gás, porém nunca publicou seu trabalho. Vinte e um anos mais tarde, Gay-Lussac repetiu o trabalho de Charles e publicou seus resultados em 1802. Hoje conhecida como a primeira lei de Gay-Lussac-Charles: “Sob uma mesma pressão, o volume de um gás varia linearmente com a temperatura”. Gay-Lussac, como Charles, era fascinado por balões. Em 1804, ele se elevou a uma altura de 7 Km em um balão de hidrogênio. Este recorde de altitude permaneceu por 50 anos. Diferente de Charles, Gay-Lussac, tinha um grande interesse pela química. A contribuição mais importante de Gay-Lussac foi a Lei da Combinação de Volumes, publicado em 1808. Esta lei estabelece que os gases formam compostos entre si, segundo proporções definidas, que podem ser expressas em fórmulas. Gay-Lussac nasceu no dia 6 de dezembro de 1778 em Saint-Léonard-de-Noblat e morreu, no dia 9 de maio de 1850, em Paris. Químico e físico francês. Professor de Física da Sorbonne e de Química na Escola Politécnica, foi um grande observador, trabalhando pelo progresso da ciência.

ƒ

Rudolf Clausius Benoit-Paul-Emile Clapeyron (1799-1864)

Físico e engenheiro civil francês, Benoit-Pierre-Émile Clapeyron nasceu em Paris, no dia 26 de Fevereiro de 1799, falecendo a 28 de Janeiro de 1864. Freqüentou a École Polytechnique de Paris, onde ingressou em 1816, tornando-se especialista em construção de locomotivas e ferrovias.

295

Em 1818, entrou para a École des Mines onde trabalhou como engenheiro com seu amigo Gabriel Lamé. No ano de 1820, foram juntos para a Rússia para trabalhar na equipe de engenheiros criada por Alexandre I, para melhorar as estradas e pontes do país. Retornaram a França para aperfeiçoar seus conhecimentos e foram para São Petersburgo como professores de matemática pura e aplicada da École des Travaux Publics, ao mesmo tempo que continuavam exercendo a engenharia. Ambos permaneceram na Rússia durante 10 anos e nesse tempo publicaram vários trabalhos sobre matemática em revistas especializadas. Ambos foram forçados a deixar o país logo depois da Revolução de 1830 uma vez que suas posições conhecidamente liberais não eram muito compatíveis com a Revolução. Sua mais importante contribuição científica foi a apresentação de uma análise matemática do princípio de Sadi Carnot desenvolvido por Carnot no ensaio Réflexions sur la puissance motrice du feu, em 1824. Em seus estudos, Clapeyron fez uma formulação matemática do conhecido ciclo de Carnot. Assim, criou a relação de Clapeyron, uma equação diferencial para determinação do calor de vaporização de um líquido. Este trabalho teve influências importantes para o enunciado da segunda lei de termodinâmica. Essa façanha valiosa de Clapeyron foi sua contribuição para o progresso da Termodinâmica. A ele coube o mérito de haver estabelecido e demonstrado de forma clara e rigorosa, a equação dos gases perfeitos e as fórmulas de correlação entre volume de um gás, a temperatura, a pressão, o calor latente de compressão, o de dilatação e o de vaporização, que interferem no equilíbrio técnico do sistema.

ƒ

Avogrado (1776-1856) e Cannizzaro (1826-1910)

296

Filippo Avogrado nasceu em 9 de Julho de 1856 na cidade de Turim. Filho de um importante administrador público e advogado eclesiástico, estudou na escola de Turim, formando-se bacharel na área de ciências jurídicas, em 1792. Mesmo tendo uma carreira de sucesso na advocacia, Avogadro se interessava pelas Ciências Naturais. Assim, dedicou-se as Ciências (Física e Química) estudando por conta própria. Em 1809 passou a lecionar Física no Realle Collegio de Varcelli. Em 1820 ingressou na Universidade de Turim como responsável pela cadeira de Física. Trabalhou por 30 anos lá, período em que boa parte de sua obra foi publicada. Com base nos estudos de Joseph-Louis Gay-Lussac, enunciou em 1811 o extraordinário princípio de Avogadro: volumes iguais de qualquer gás a mesma temperatura e pressão contêm o mesmo número de moléculas. Tal enunciado se constituiu num apoio decisivo à teoria atômica A lei de Avogadro oferece um método simples para a determinação das massas moleculares relativas. Tudo que se tem a fazer é determinar a massa de um volume fixo, de diferentes gases a mesma temperatura e pressão. Infelizmente, este argumento, que parece tão simples hoje, criou pouco ou nenhum impacto nos contemporâneos de Avogadro. As idéias de Avogadro ficaram esquecidas por quase meio século. Elas foram revividas em 1860 por um compatriota, Stanislao Cannizzaro, professor de Química de Gênova. Ele mostrou que a Lei de Avogadro podia ser usada para determinar não apenas massas molares, mas também, indiretamente, massas atômicas. Cannizzaro teve mais impacto que Avogadro, talvez porque tenha apresentado suas idéias mais claramente. Ele

297

proporcionou uma grande contribuição ao desenvolvimento da escala de massas atômicas.

ƒ

James Joule (1818-1889) e Willian Thomson (1824-1907)

A lei de Charles e Gay-Lussac, relacionando o volume gasoso à temperatura, foi originalmente expressai em graus Celsius. Meio século se passou antes da escala absoluta de temperatura (K) ter sido desenvolvida. Esta escala é devida ao trabalho de dois relevantes físicos britânicos. Um destes era James Joule, que realizou experiências físicas em casa, e é usualmente apontado como o descobridor da Lei de Conservação de Energia e a Primeira Lei da Termodinâmica. Joule parece ter sido o primeiro a perceber que, se a linha reta de V vs t for extrapolada o volume tende para zero a – 273 ºC. Assim, em 1847, Joule sugeriu que, com esta relação valia para todos os gases, um a temperatura de – 273 ºC poderia servir como origem de uma nova escala de temperatura. Joule nasceu em Salford, Inglaterra, em 24 de dezembro de 1818. Sua família era rica e possuía uma cervejaria. Recebeu instrução de John Dalton em Ciências e Matemática. Sentiu-se atraído pela Física, especialmente pelos temas relacionados ao calor. Iniciou seus trabalhos experimentais num laboratório anexo à cervejaria. A experiência adquirida por Joule o habilitou a medir diferenças de temperatura com grande precisão, e foi encorajado a prosseguir em suas pesquisas por William Thomson. Joule foi um dos grandes experimentalistas de seu século, tendo elaborado suas principais contribuições antes dos 30 anos de idade. Em 1878, Joule publicou um resultado mais aperfeiçoado do equivalente mecânico do calor. Faleceu em 11 de outubro de 1889, em Sale, Inglaterra.

298

O outro físico a trabalhar com a escala foi William Thomson (Lord Kelvin). Ele e Joule trabalharam durante cerca de 7 anos, a partir de 1852, em diversos experimentos, principalmente em relação ao efeito Joule-Thomson, pelo qual quando um gás se expande sua temperatura cai, sugerindo a possibilidade de aproveitamento desse efeito para o desenvolvimento de máquinas de refrigeração. Willian Thomson, físico britânico, nasceu em Belfast, Irlanda, em 26 de junho de 1824. Professor de Física na Universidade de Glasgow, foi uma criança-prodígio; ele entrou para o ensino médio com 10 anos e publicou seu primeiro artigo científico aos 15 anos. Em 1848, ao s 29 anos, Thomson mostrou, usando termodinâmica, que – 273 ºC é a menor temperatura atingível de qualquer substância em qualquer estado físico. Ele criou a escala absoluta de temperatura (K) que usamos atualmente. Isto foi somente uma das realizações de Thomson. Entre outras, ele teve participação importante no estabelecimento da Segunda Lei da Termodinâmica. Em 1892, ele se tornou Lord Kelvin, como é conhecido hoje, por tornarse presidente da Royal Society e receber a ordem de mérito desta instuição.

ƒ

James Clerk Maxwell (1831-1879)

Maxwell nasceu em 13 de junho de 1831 em Edimburgo, Escócia. Seu pai era advogado, e logo depois de seu nascimento sua família deixou a cidade. Quando tinha 15 anos Maxwell publicou seu primeiro trabalho científico "Descrição das Curvas Elípticas". O trabalho foi publicado na Royal Society de Edimburgo. Em 1847 foi admitido na Universidade de Edimburgo, onde permaneceu um período três anos. Posteriormente estudou

299

Matemática no Trinity College, em Cambridge. Após sua formação na Universidade de Edinburgo e em Cambridge, tornou-se professor de Filosofia Natural, primeiro na Escócia e, depois, em Cambridge. Suas habilidades matemáticas tornaram-se notórias desde muito jovem e forma aplicadas em muitas áreas. Maxwell contribuiu para o desenvolvimento da teoria cinética dos gases, partindo da hipótese os gases eram compostos por moléculas em constante movimento, colidindo com as paredes do recipiente e umas com as outras. Essa descrição dos gases foi feita por Bernoulli e por dois pesquisadores pouco conhecidos, Herapath e Waterston. Como os gases difundem-se vagarosamente, Clausius deduziu que embora as moléculas tenham velocidade alta, elas deviam ter um livre caminho médio bastante pequeno entre as colisões. A partir de 1860 Maxwell, e também Botzmann independentemente, utilizaram métodos estatísticos para analisar as grandes variações de velocidade das moléculas constituintes dos gases, derivando a distribuição de velocidades de Maxwell-Boltzmann. Maxwell também mostrou qual era a dependência dessa distribuição em relação à temperatura, e que o "calor" era armazenado no gás por meio do movimento de suas moléculas. A teoria foi então utilizada para explicar a viscosidade, difusividade e condutividade térmica dos gases. Maxwell e sua esposa descobriram experimentalmente que a viscosidade dos gases é independente da pressão e que a mesma é aproximadamente proporcional à temperatura, aumentando com a mesma, o que corresponde ao comportamento inverso dos líquidos. Isto não concordava com a teoria de Maxwell, e ele então passou a considerar que as moléculas não colidiam elasticamente, mas sim se repeliam com uma força inversamente proporcional à sua distância elevada à quinta potência. Esta conclusão e os trabalhos posteriores de Boltzmann, de 1868, permitiram o completo desenvolvimento da

300

teoria cinética dos gases. Maxwell era uma personalidade tímida, profundamente religiosa, com um forte senso de humor. Como Einstein, e ao contrário de Newton e Faraday, Maxwell realizou suas grandes contribuições sem um excessivo tensionamento mental. Possuía uma excelente intuição física, aplicou modelos visuais e matemáticos com grande maestria, sem ficar subordinado a eles, e acima de tudo trabalhou livre de preconceitos e exerceu sua imaginação criadora. A síntese de Maxwell no eletromagnetismo, por meio de suas equações de campo, constituiu uma contribuição que pode ser igualada somente ao que realizaram Newton e Einstein na mecânica.

Parte B – Transformação Isotérmica

Nesta parte da unidade de ensino procura-se explicar a relação entre o volume e a pressão dos gases a uma temperatura constante. Para isso é proposta a seguinte atividade: 1. Realização do experimento “Qual a influência das grandezas de volume e pressão no comportamento dos gases, quando a temperatura não se altera?”. Esta prática deve ser realizada por grupos de três ou quatro alunos. Entretanto, antes de sua realização, o professor deve enfatizar a relação desta atividade com o contexto do texto da seção anterior. Os materiais necessários são simples e alguns, como, por exemplo: seringa e fósforo podem ser trazidos de casa pelos alunos.

EXPERIMENTO:

301

Qual a influência das grandezas de volume e pressão no comportamento dos gases, quando a temperatura não se altera?

MATERIAIS 2 seringas descartáveis de 20 mL (sem agulha), bico de Bunsen (ou lamparina a álcool) e fósforo.

PROCEDIMENTO Encha a seringa com ar até a marca de 20 mL. Com uma lamparina (ou bico de bunsen), aqueça a sua ponta, lacrando-a. Deixe esfriar. Em seguida, pressione o êmbolo da seringa. Solte o êmbolo e observe o que acontece com o sistema.

OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA Após lacrar a ponta da seringa, empurrou-se o êmbolo. Dessa forma, observou-se uma diminuição do volume do ar contido na seringa. Já ao soltar o êmbolo, o volume do ar no interior da seringa aumenta, tornando-se o mesmo do início do experimento.

INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA O ar é formado de partículas que estão bastante afastadas uma das outras. Assim, ao comprimir o êmbolo da seringa, aumenta-se a pressão em seu interior e as partículas ficam mais próximas entre si, reduzindo o espaço vazio entre ela, e conseqüentemente o volume de ar. Já ao soltar o êmbolo, a pressão diminui e as partículas afastam-se novamente, obtendo assim, o mesmo volume do estado inicial.

302

EXPRESSÃO REPRESENTACIONAL

INTERFACE CIÊNCIA-TECNOLOGIA-SOCIEDADE No processo de respiração, a troca entre o ar exterior e os pulmões ocorre em duas etapas: a entrada de ar (inspiração) e a saída de ar (expiração). Essa troca ocorre pela diferença de pressão entre os alvéolos e o exterior, condição obtida pela expansão e contração do espaço torácico. Cada movimento (expansão ou contração) da caixa torácica acarreta uma alteração no volume pulmonar. Tais movimentos da caixa torácica são ocasionados, por uma série de músculos, dentre os quais o mais importante é o diafragma. Assim, na etapa de expansão torácica, o diafragma se expande deixando o volume dos pulmões maior, que por sua vez, gera uma diminuição na pressão interna desses órgãos. Isso ocorre porque a pressão nos pulmões deve ser um pouco

303

menor que a pressão atmosférica senão o ar não flui para dentro do corpo. Como a pressão atmosférica é maior, o ar entra nos pulmões e iguala essas pressões. Na etapa da expiração o processo é inverso

9 Sugestões de atividades com os alunos

ƒ

Atividade 1 – Realização do experimento: “Qual a influência das grandezas de

volume e pressão no comportamento dos gases, quando a temperatura não se altera?”. Esta prática deve ser realizada pelos alunos. Porém, esses devem observar, bem como analisar os fenômenos, relacionando-os com as informações previamente trabalhadas pelo professor (a partir da leitura do texto “Uma abordagem histórica sobre a lei dos gases”).

Parte C – Transformação Isobárica

Nesta parte da unidade de ensino procura-se explicar a relação entre o volume e a temperatura dos gases a uma pressão constante. Para isso é proposta a seguinte atividade: 1. Realização do experimento “Qual a influência das grandezas de volume e temperatura no comportamento dos gases, quando a pressão não se altera?”. Esta prática deve ser realizada por grupos de três ou quatro alunos. Entretanto, antes de sua realização, o professor deve enfatizar a relação desta atividade com o contexto do texto da parte A. Os materiais necessários são simples e alguns, como, por exemplo: garrafa descartável e balão de aniversário podem ser trazidos de casa pelos alunos.

304

EXPERIMENTO: Qual a influência das grandezas de volume e temperatura no comportamento dos gases, quando a pressão não se altera?

MATERIAIS 1 garrafa descartável de água mineral (500 mL), 1 balão de aniversário, 2 recipientes de tamanho suficiente para colocar as garrafas mergulhadas em água, água quente (acima de 80ºC), água fria.

PROCEDIMENTO Adapte o balão na garrafa. Mergulhe a garrafa no recipiente com água quente (deixe pelo menos 3 minutos) e observe. Em seguida, transfira a garrafa para o recipiente com água fria (deixe pelo menos 3 minutos) e observe.

OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA Após adaptar o balão na garrafa, essa é colocada em um recipiente com água quente. Dessa forma, observa-se que o balão começa a encher. Já ao transferir a garrafa com balão para um recipiente com água fria, o balão mucha.

INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA Ao colocar a garrafa com balão no recipiente com água quente, as partículas de ar distanciam-se uma das outras por causa do aumento da temperatura, que provoca o aumento do movimento das partículas.

305

Ao transferir a garrafa com balão para o recipiente com água fria, os espaços entre as partículas de ar diminuem. Isso ocorre, por causa da redução da temperatura, que provoca a diminuição do movimento das partículas. Tais fenômenos ocorrem, porque a energia cinética das partículas é diretamente proporcional à temperatura do gás. Portanto quanto maior a temperatura, maior será a velocidade das moléculas de um gás e vice-versa. Aumentando a velocidade, se a pressão for constante, o volume ocupado tende a aumentar.

EXPRESSÃO REPRESENTACIONAL

9 Sugestões de atividades com os alunos

ƒ

Atividade 1 – Realização do experimento: “Qual a influência das grandezas de

volume e temperatura no comportamento dos gases, quando a pressão não se altera?”. Esta prática deve ser realizada pelos alunos. Porém, esses devem observar, bem como analisar os fenômenos, relacionando-os com as informações previamente trabalhadas pelo professor (a partir da leitura do texto “Uma abordagem histórica sobre a lei dos gases”).

306

Parte D – Transformação Isocórica

Nesta parte da unidade de ensino procura-se explicar a relação entre a temperatura e a pressão dos gases a um volume constante. Para isso é proposta a seguinte atividade: 1. Realização do experimento “Qual a influência das grandezas da temperatura e pressão no comportamento dos gases, quando o volume não se altera?”. Esta prática deve ser realizada por grupos de três ou quatro alunos. Entretanto, antes de sua realização, o professor deve enfatizar a relação desta atividade com o contexto do texto da parte A.

EXPERIMENTO: Qual a relação entre a temperatura e a pressão dos gases, quando o volume não se altera?

MATERIAIS Tripé, tela de amianto, bico de Bunsen, fósforo, béquer de 1 L (ou recipiente grande), garrafa de plástico de 500 mL, água, manômetro, válvula da bola.

PROCEDIMENTO Retire a válvula de encher de bolas esportivas e adapte na tampa da garrafa. Acople o manômetro junto a válvula. Coloque a água para aquecer no béquer e deixe ficar morna. Mergulhe a garrafa e observe a medição no manômetro.

307

Fotos – Sistema construído para representar a transformação isocórica.

OBSERVAÇÃO MACROSCÓPICA Ao acoplar o manômetro na garrafa, esse indicava valor zero. Quando colocada no recipiente quente, o manômetro começou a indicar uma variação no valor da pressão. Após retirar a garrafa da água morna, os valores marcados pelo aparelho decresceram até novamente marcar zero.

INTERPRETAÇÃO MICROSCÓPICA Ao colocar a garrafa acoplada ao manômetro no recipiente com água aquecida, aumentou-se a energia cinética das moléculas dos gases presentes no interior da garrafa e consequentemente houve um aumento na pressão.

INTERFACE CIÊNCIA-TECNOLOGIA-SOCIEDADE A lei da transformação isocórica pode ser evidenciada quando um pneu sofre atrito sobre o asfalto quente, durante o deslocamento de um veículo. Dentro do pneu existem moléculas de gases que terão um aumento em sua energia cinética devido ao aumento da temperatura do pneu. Esse fator pode ocasionar o rompimento do pneu uma vez que trata-se

308

de um recipiente fechado no qual o volume é praticamente constante, esse fato é muito observado nas estradas brasileiras.

9 Sugestões de atividades com os alunos

ƒ

Atividade 1 – Realização do experimento: “Qual a influência das grandezas da

temperatura e pressão no comportamento dos gases, quando a volume não se altera?”. Esta prática deve ser realizada pelos alunos. Porém, esses devem observar, bem como analisar os fenômenos, relacionando-os com as informações previamente trabalhadas pelo professor (a partir da leitura do texto “Uma abordagem histórica sobre a lei dos gases”).

309

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CONTI, J. B. Clima e meio ambiente. São Paulo: Atual, 1998.

DIAS, S. M.; SILVA, R. R. Perfumes. Química Nova na Escola. n. 4, novembro, 1996.

GRUPO DE PESQUISA EM EDUCAÇÃO QUÍMICA. Interações e transformações: química para o 2º grau. Livro do aluno. Guia do Professor/GEPEC. 5a ed. São Paulo: Edusp, 1999.

GRUPO DA REELABORAÇÃO DO ENSINO DE FÍSICA. Física 2: Física térmica, óptica. São Paulo: Editora da Universidade de, 1991.

HELENE, E. M.M. Poluentes atmosféricos. Série Ponto de apoio. São Paulo: Scipione, 1999.

MAAR, J. H. Pequena história da química: uma história da ciência da matéria. Florianópolis: papa-livros, 1999.

310

NOVAIS, V. L. D. Ozônio: aliado e inimigo. Série Pondo de Apoio. São Paulo: Scipione, 1998.

PEIXOTO, E. M. A. Carbono. Química Nova na Escola. n. 5, maio, 1997.

______. Nitrogênio. Química Nova na Escola. n. 6, novembro, 1997.

______. Oxigênio. Química Nova na Escola. n. 7, maio, 1998.

ROCHA-FILHO, R. C. Grandezas e unidades de medidas: o sistema internacional de unidades. São Paulo: Ática, 1988.

SILVA, I. História dos pesos e medidas. São Carlos: EdUFSCar, 2004.

STRATHERN, P. O sonho de Mendeleiev: a verdadeira história da química. Trad. Maria Luiza X. de A. Borges. Rio de Janeiro: Jorge Zahar Ed., 2002.

TOLENTINO, M.; ROCHA-FILHO, R. C.; SILVA, R. R. A atmosfera terrestre. 2 ed. Reform. São Paulo: Moderna, 2004.

VALADARES, E. C. Física mais que divertida. 2a edição revisada e ampliada. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2002.

VANIN, J. A. Alquimistas e químicos: o passado, o presente e o futuro. São Paulo: Moderna, 1994.

311

VIDAL, B. História da Química. Trad. Antônio Filipe Marques. Portugual: Edições 70, 1986.

Aprendendo a imaginar moléculas: uma proposta de ensino de geometria molecular Claudio Ernesto Sebata e Wildson Luiz Pereira dos Santos

volume 1 , 2006

12

APÊNDICE 4 – APRESENTAÇÃO POWER POINT DA AULA 3

Anexos...

Pág. 157

Anexos...

Pág. 158

Anexos...

Pág. 159

Anexos...

Pág. 160

APÊNDICE 5 – APOSTILA DISTRIBUÍDA PARA OS ALUNOS NA AULA 3

Anexos...

Pág. 161

Anexos...

Pág. 162

Anexos...

Pág. 163

Anexos...

Pág. 164

Anexos...

Pág. 165

Educação ambiental no ensino de química: criando trilhas em uma escola pública do DF Roseli Takako Matsunaga e Wildson Luiz Pereira dos Santos

volume 1 , 2006

13

GUIA DE EA PARA ABORDAGEM TEMÁTICA EM AULAS DE QUÍMICA

Profa. Roseli Takako Matsunaga

Quando os comportamentos são praticados de uma forma sistemática ao longo do tempo, mudanças reais e permanentes podem ocorrer. É importante ter consciência dos sobressaltos e paradas, avanços e retrocessos que virão. Isso desanima muitas pessoas, porque nossa cultura de gratificação imediata nos impele a querer tudo a tempo e a hora. A realidade é que a mudança duradoura ocorre aos poucos. Não procure por melhoras rápidas e grandiosas, busque a pequena melhoria, um dia de cada vez. James C. Hunter (Como se tornar um líder servidor: os princípios de liderança de o monge e o executivo).

1. Meditando e refletindo A primeira contribuição para o início de uma trilha é procurar respostas através da meditação ou reflexão sobre as perguntas de Gadotti (2005) encontradas no início do trabalho, Origem das Trilhas. Durante as respostas, é necessário identificar se são respostas feitas com amor. ☯ Perguntas para refletir 1. Por que ser professor? 2. Qual é o sentido de ser professor? 3. Para que estou ensinando? 4. Como deve ser o novo professor? 5. Para finalizar: a) Aceita o outro ao seu lado na convivência? b) Aceita esse desafio de mudar seus hábitos?

Sem amor, sem a aceitação do outro ao nosso lado, não há socialização, e sem socialização não há humanidade. (BRANDÃO, 2005, p. 128).

2. Conhecendo mais sobre o Ambiente, suas Transformações e Educação Ambiental O objetivo da leitura de textos encontrados nos Temas em Focos do livro Química e Sociedade facilitam o vínculo com temas sociais, ambientais e a abordagem do conteúdo de Química. ☯ Procedimentos 1. Deixar os alunos lerem em voz alta os parágrafos do texto. 2. Relacionar no texto as transformações ocorridas (direta ou indiretamente), identificando as prejudiciais ao ambiente. Comece a trabalhar com conceitos relacionados a transformações físicas, químicas e EA. 3. Pode-se utilizar a imagem, pois muitas das vezes substitui o texto. 4. Realizar perguntas que aproxime da realidade do aluno. É um meio de sondar a realidade da comunidade do mesmo. Também, o diálogo favorece a aproximação do aluno ao contexto das aulas. 5. Movimentar-se na sala de aula evitam conversas paralelas. E deixam os alunos atentos. 6. Ao responder as questões para discussão, peça aos alunos para formarem grupos. 7. Ao discutir sobre as questões faça um grupo único. Exemplos do cotidiano são os melhores instrumentos para facilitar a compreensão do conteúdo pelo aluno.

Ensinar é o caminho para aprender.

3. Elaborando Parágrafos ou Textos Trabalhar com o (a) professor (a) de Português a construção de pequenos parágrafos sobre temas ambientais com os alunos. Caso impossibilite a participação da equipe de Português, peça instruções com a mesma e realize o trabalho com os alunos. O objetivo dessa estratégia é a futura produção de um jornal, painel, textos pequenos para exposição durante um evento escolar.

4. Promovendo Saídas para Visitas Locais ou Referentes ao Tema Ambiental As visitas são essenciais para os alunos obterem percepções que não foram identificados nos textos trabalhados em sala de aula. Também na coleta de dados com o intuito de produzir um jornal, painel, textos pequenos para exposição e divulgação do trabalho durante algum evento escolar. ☯ Procedimentos 1. Sondar com os professores a perspectiva de visitas e suas finalidades. 2. Produzir perguntas com os outros professores para o aluno aplicar durante a visita. Exemplo: Na visita ao Parque Nacional de Brasília foi produzido um texto pequeno de leitura sobre a localidade, a fauna e a flora do parque para os alunos. Os alunos e a professora de Biologia formularam perguntas sobre as

suas curiosidades em relação ao parque. Os alunos participantes do projeto Consciência Social formularam perguntas sobre os problemas que afetam o parque, o Lixão da Estrutural e a Vila Estrutural. 3. Tirar fotos ou filmar para registrar a visita.

A importância das visitas é sensibilizar os participantes.

5. Investindo em Projeções de Filmes ou Documentários Educativos As dificuldades de investir em visitas fora da escola são inúmeras. Desde a burocracia para agendar a visita, o transporte escolar, a motivação dos alunos entre outras. Mas, as projeções de filmes ou documentários educativos são instrumentos que substituem as visitas, pois geralmente os seus recursos visuais têm a mesma finalidade de uma visita.

6. Praticando Experiências em Sala de Aula A prática demonstrativa em sala de aula com participação dos alunos estabelece o diálogo e aproximação entre professor e aluno sobre determinado assunto. ☯ Procedimentos 1. Apresentação das vidrarias que serão utilizadas ou os materiais substitutos pelas mesmas. 2. Comentar sobre o objetivo da experiência. 3. Participação do aluno durante a realização da prática experimental.

4. Fazer a associação entre a prática e as questões ambientais durante o processo. Inclusive sobre os problemas de resíduos gerados durante a prática experimental. 5. Discutir com os alunos sobre a Análise de Dados formados durante a prática.

Associar a prática experimental ao cotidiano do aluno poderá gerar percepções críticas durante o processo educativo.

7. Promovendo Aulas Expositivas Diferenciadas Definição de conceitos básicos da Química é fundamental para explicar as transformações positivas e negativas ocorridas no ambiente. É necessário conhecer os conceitos químicos para entender as questões ambientais. ☯ Procedimentos 1. Utilizar o diálogo para iniciar a aula expositiva através de perguntas para o aluno sentir parte do contexto. 2. Consultar o livro didático, revistas, jornais, dicionário. 3. Utilizar outras estratégias que não seja o quadro negro. Por exemplo: transparências, painéis, datas show, dinâmicas etc.

Envolver os alunos na exposição das aulas requer criatividade.

8. Praticando Atividades ou Resolva Exercícios

As Atividades ajudam na compreensão dos conceitos a partir dos dados fornecidos para os alunos manipularem ou observarem. E os exercícios contextualizados e de vestibulares avaliam a compreensão conceitual. ☯ Procedimentos 1. Para a realização das Atividades ou correção dos exercícios promova através de brincadeiras, dinâmicas ou procure outro espaço que não seja a sala de aula.

9. Promovendo Seminários sobre Temas Ambientais A apresentação de seminários é o momento dos alunos aprenderem a pesquisar sobre o assunto, desenvolver a criatividade para a sua produção, deixar o medo de lado e apresentar o trabalho entre outros. Para o professor que avaliará o trabalho poderá identificar o aluno artista, o desenhista, o criativo, o pesquisador etc. ☯ Procedimentos 1. Distribuir os temas e sub-temas para cada grupo. 2. Oferecer textos pequenos sobre o assunto. É interessante que eles conheçam sobre o conteúdo que irão pesquisar. 3. Apresentar um seminário para os alunos, identificando os pontos que irá avaliar durante a apresentação dos mesmos. 4. Pedir para os alunos apresentarem uma simulação da apresentação para verificar se a pesquisa está de acordo com o que está pedindo. 5. Sempre ao final de cada seminário promova um debate para a conclusão da apresentação. Exemplo:

Tema: Onde Há Fumaça ... Sua Saúde Corre Perigo! Os alunos fizeram uma leitura do texto sobre o tema. Os sub-temas foram distribuídos aos grupos: a) Introdução sobre o cigarro b) Composição química do cigarro c) Doenças causadas pelo fumo d) Entrevistas com fumantes e fumantes passivos e) Legislação proibindo-se o uso de cigarro em ambientes fechados f) Experiência relacionada ao tema g) O que se pode fazer com o filtro do cigarro, ambientalmente? Em seguida, os alunos seguiram os passos citados acima.

10. Criando um Projeto Ação e Cidadania Os professores e os alunos podem formular um projeto coletivo de Ação e Cidadania. As competências que serão desenvolvidas entre os participantes são: de autonomia, atitude, valor, habilidade etc. Assim, explorar a realidade do aluno para formar estudantes reflexivos, críticos, atuante e futuros transformadores é o objetivo de projetos com preocupações relacionados à EA. O projeto pode despontar durante a realização das etapas estratégicas citadas acima. E o registro pode ser através da criação de um jornal, painel, folder, filmagens etc. ☯ Procedimentos 1. Se possível, realizar um projeto coletivo e participativo entre todos os segmentos da escola.

2. Etapas para a realização do projeto: Etapa 1: Conhecer a comunidade dos alunos através de um questionário ou sondar por meio de perguntas sobre o local onde moram. Logo após, realizar visitas fora da escola. Sempre registrar os fatos utilizando relatórios, questionários, fotos, diário de campo, documentos e outros. Etapa 2: Investigar os problemas ambientais, sociais, culturais na comunidade investigada. Propor com os alunos soluções reais para a melhoria do local investigado. Etapa 3: Colocar em ação as propostas para solucionar os problemas através da produção de um documento para enviar aos responsáveis. 3. Com isso, pode-se iniciar um projeto coletivo e participativo na escola para a criação de uma Agenda Escolar. O início de um projeto coletivo e participativo depende de indivíduos participantes e solidários.

As 10 propostas citadas são apenas sugestões, pois foram estratégias aplicadas durante esses três anos. Neste sentido, o esqueleto das estratégias está formado, basta apenas acrescentar a criatividade e deixar o aluno se envolver no contexto escolar.