Apresentação pibid
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PIBID UNIFESP DIADEMA
DANIELE PRADO DOS REIS
PROFª DRA. SIMONE MARTORANO
15/04/2014
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Cap. 4:
“ A história e filosofia da Ciência no Ensino de Química: Uma proposta para o Ensino de
Cinética Química”
Simone Alves A. Martonaro
Maria Eurice R. Marcondes
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Situação problema
● Professores: “alunos não conseguem aprender alguns conceitos de cinética química”
● Suposição: Iniciam o E. M. com falhas e lacunas.
● Exemplos de dificuldades: Interpretar gráficos/ tabelas/ dados experimentais/ enunciados/ exercícios.
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Onde são relatados esses problemas?
● Em diversas pesquisas.
(Just e Ruas, 1997; Van Driel, 2002; Kaya e Geban, 2012; Cakmakci Etal, 2005 e 2010)
● O problema não é só no conceito, também no comportamento da matéria (submicroscópico)
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Segundo os autores citados...
● Dificuldade em entender a matéria como descontínuo.
● Aplicar espontaneamente “modelo corpuscular”
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Mas o que é “modelo corpuscular”
http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?ID=133169
Un modelo corpuscular de la materia, el estado en que se encuentre una misma sustancia depende de su temperatura, la que determina la interacción entre sus partículas.
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Temas de difícil abordagem
● Cinética química (caráter empírico/ abstrato)
● Velocidade de reação química (interpretação de dados experimentais/ caráter dinâmico da partícula
● Macroscópico x Submicroscópico = entendimento complexo. (Simone)
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“O que o tema cinética química proporciona aos alunos”
● Entendimento de processos no cotidiano;
Catalisador de indústria
● Consideração: Essas justificativas são insuficientes para professores superarem dificuldades
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Pesquisas no Ensino de Ciências
“Importante História e Filosofia da Ciência (HFC) no processo de ensino e aprendizagem”
● Curiosidade:
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A história da química como auxílio/ e no currículo
● Para superar a dificuldade em “cinética química”
● Episódios históricos proporciona superação de visões inadequadas
● Exemplo: “Não existe um único método científico”
● Em especial no curso de formação de professores;
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Orientações da HC no ensino de Química...
● HC para desvendar a química como “determinada/ pronta/ lógica / sem falhas”.
● HC → diferente explicação para mesmos fatos.
● HC em etapas, não como tópicos. Misturada para fluir o conhecimento químico, facilitando a compreensão/ mostrando o dinamismo na elaboração da ciência.
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Abordagem HC
● Não é simples.● Falta de conhecimento específico da história da
Química.● Desconhecimento de fontes/ matérias/
estratégias de HC.● Visão inadequada de professores. ● Abordagem história é necessária.
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Porque os professores tem uma visão inadequada?
● Falta de discussões das diretrizes oficiais.
● Incompreendimento da visão sobre HC/ Documentos oficiais/ Aprendizagem dos conhecimentos científicos.
● Falta de qualidade das fontes de informação de HC.
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● HC como fomentadora de estratégias para o ensino e aprendizagem.
● Mas de que forma induzi-la em um curso de formação de professores?
● Quais as melhores abordagens para a inserção da HC nas aulas de Química?
● Difícil integrar HC com educação.
Considerações do HC
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Desafio
● Qual visão sobre HC abordar? “Não basta juntas história e ciência”
● HC nos livros valoriza “grandes cientistas” e esquecem das ideias antigas/ revoluções.
● Nova historiografia da ciência: Análise pontual/ minuciosa, identificando episódios e documentos, contemplando: Contextualização das ideias/ significado no período estudado;
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Níaz, ideias que devem ser incluídas no ensino (2009)
● Conhecimento científico (observação/ evidência experimental/ argumentos racionais/ ceticismo;
● Observações com teoria;● Ciência como tentativa e erro;● Não há uma maneira universal de fazer ciência;● Leis/ teorias possuem funções diferentes;● Progresso científico -> concorrência entre teorias;● Cientistas interpretam mesmo dados, em diferentes caminhos;● Cientistas são criativos (imaginação e especulação);● Ideias cientificas afetadas pelo meio social e histórico;
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Estratégias para abordar HFC no ensino
Segundo Del pino:
● Paralelismo: Ideias de estudantes e concepções ao longo da HC; ● Resistências/ obstáculos que os cientistas tiveram;● Aluno compreender problemas significados no HC;● Promover Sit. aprendizagem com construção de conhecimento
científico;● Evitar visões dogmáticas;● Ciências como construção humana/ coletiva;
● Evitar ideia de “ciências por gênios/ masculino”;
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Aluno com visão realista nas aulas de ciências
O professor transmite além do contéudo, a imagem da ciência;
● Criar oportunidade para o aluno ver a teoria/conhecimento como não definitivo.
● Papel da comunidade cientifica na legitimação do conhecimento/ resistência na mudança de paradigma;
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Abordagem HFC (Gil Peres)● Deve haver maior abordagem da HFC;
● Não fazer o aluno um pequeno cientista.
● HFC não como aspecto de ensino/ conteúdo, sim como eixo que integra conhecimentos científicos;
● Estratégia abordando HFC baseado no modelo de aprendizagem por investigação;
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Aprendizagem por investigação
● Aluno como “cientista novato”;
● Professor como especialista que dirige a investigação dos alunos;
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Abordagem histórica “cinética química”
● Processo de construção de teorias científicas pelos cientistas;
● Papel da comunidade científica na aceitação/ rejeição de teorias;
● Troca de uma teoria por outra;
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Proposta de abordagem “cinética química a partir do estudo histórico”
● Dia a dia alunos com oportunidade de observar no cotidiano reações químicas rápidas/ lentas.
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Velocidade de reação química
● Variação de concentração reagente/ produto → Ideia não espontânea;
● Grande dificuldade de entendimento dos alunos;
● Dificuldades na interpretação de dados experimentais;
● Dificuldade na interpretação do fenômeno;
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● No ensino de cinética é essencial habilidades em leitura de tabelas/ elaboração de gráfico;
● Habilidades essenciais para entender o efeito da variação da concentração de velocidade de uma reação química;
● Estudantes possuem dificuldades em fazer transformações/ entender estrutura da cinética química.
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● Cinética química → explicada pelo modelo de partículas e representada/ quantificada em termos de modelagem matemática.
● Estudantes tem dificuldades para encontrar explicações satisfatórias para fenômenos/ evento.
● Muitos usam modelo macroscópico → diz pouco sobre a natureza da velocidade da reação e descritivo.
● Modelos de partículas e matemáticos → mais explicações, quantificado e predito. Mas não são usados em concordância com o aceito no currículo de química.
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● Ensino não proporciona aos alunos oportunidades para se mover através da representação verbal/ matemática/ simbólica na química.
● O aluno ao entender como o conceito foi construído, poderá entender o conceito de velocidade, interpretar dados experimentais.
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Texto histórico sobre período de desenvolvimento da cinética química
● Estudo da velocidade de uma reação química.
● Elaborada pela autora e artigos sobre estudo da cinética química;
![Page 28: Apresentação pibid](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050808/559e7ea91a28ab351f8b45e5/html5/thumbnails/28.jpg)
● Documento histórico, traz à tona assunto específico/ dados para compreensão relacionadas a tendências culturais/ pressões de variadas natureza.
O texto indicará:
● As razões do cientista para escolher linha de trabalho.
● Contexto histórico em que determinado conhecimento científico foi desenvolvido.
● Problemas que o cientista esta investigando.
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● Até 1900 – cinética química era um assunto empírico, com pequeno entendimento sobre velocidade de uma reação, em termos de movimentos moleculares.
Trabalho de Ludwig Ferdinand Wilhelmy (1812-1864) sobre a velocidade da reação da inversão da sacarose: O início do estado quantitativo da velocidade de uma reação química.
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Ideias sobre reações químicas em 1900
● Já se tinha conhecimento do modelo (estrutura da matéria) proposto por Dalton (1808)
● Hipótese atômica de Dalton não era aceita por físico-químicos → conhecimento verdadeiro = ser provado confirmado pela experimentação.
![Page 31: Apresentação pibid](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050808/559e7ea91a28ab351f8b45e5/html5/thumbnails/31.jpg)
● Séc. 19 → Muitos estudos experimentais foram realizados. Observou-se que concentrações de reagentes, influenciam a velocidade de uma reação.
● Somente em 1950, estudou-se a velocidade da inversão da sacarose e a cinética química foi reconhecida como um campo de estudo da química.
![Page 32: Apresentação pibid](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050808/559e7ea91a28ab351f8b45e5/html5/thumbnails/32.jpg)
Sacarose (presença de ácido) sofre hidrólise formando glicose e frutose.
Sacarose desvia plano da luz polarizada para direita. → Frutose para esquerda.
1º motivo: Característica da reação da inversão da sacarose “reação lenta”
2º motivo: relação do equipamento experimental da época.
![Page 33: Apresentação pibid](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050808/559e7ea91a28ab351f8b45e5/html5/thumbnails/33.jpg)
Equipamento da época: Polarímetro
Desenvolvimento técnico / comercial ocorreu na França/ Alemanha.
Aliado na análise de açúcar refinado.
Ajudou no controle (taxa do açúcar refinado).
![Page 34: Apresentação pibid](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050808/559e7ea91a28ab351f8b45e5/html5/thumbnails/34.jpg)
Wilhelmy, 1850:
“O giro do plano de polarização é proporcional à concentração do açúcar em solução”
“Influência do tempo na reação química”
“A quantidade açúcar invertido por unidade de tempo é proporcional à quantidade de açúcar que continua sem ser invertido na solução”.
![Page 35: Apresentação pibid](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050808/559e7ea91a28ab351f8b45e5/html5/thumbnails/35.jpg)
Estudo experimental de Wilhelmy
Duas etapas:
● Estudar a influência do tempo na velocidade da reação de hidrólise da sacarose.
● Influência da quantidade de açúcar na velocidade dessa reação.
![Page 36: Apresentação pibid](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050808/559e7ea91a28ab351f8b45e5/html5/thumbnails/36.jpg)
1º etapa – Influência do tempo
Acompanhou: reação de inversão da sacarose em meio ácido.
Anotava: valores da rotação da luz, a partir da equação, relacionava rotação com concentração do açúcar inicial.
Conclusão: Quantidade de açúcar convertido, em um período de tempo, era proporcional à quantidade de açúcar que não era convertido → confirmou sua hipótese.
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Tabela 1
Produto predominante: frutose (rotação negativa)
Temperatura influencia na quantidade de produto formado.
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Influência da quantidade de açúcar
Wilhelmy concluiu:
“[...] M é o valor médio da quantidade infinitamente pequena da quantidade de açúcar, que são alterados durante o tempo, pela ação de ácido. O coeficiente M é independente da quantidade de açúcar [...]”
Calculou M (coeficiente de inversão) por intervalo de tempo da reação da sacarose. (para confirmar sua teoria)
![Page 39: Apresentação pibid](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050808/559e7ea91a28ab351f8b45e5/html5/thumbnails/39.jpg)
Confirmação de WilhelmyM corresponde a temperatura; → M permanece constante.
Quantidade de açúcar no líquido decai.
Para compreender o porque a quantidade decai, ele fez vários experimentos.
Temperatura/ ácido nítrico/ água constante →variando somente quantidade de açúcar.
Permaneceu-se constantes a variáveis e a rotação mudou.
Conclusão: M não sofre influência da concentração inicial do açúcar e sim da temperatura.
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Considerações finais (estudo de Wilhelmy)
Elaborou novos conceitos:
1) Conceito de velocidade de uma reação química.
2) M não depende da concentração inicial dos reagentes, e sim, da temperatura.
Crédito da comunidade científica somente 30 anos mais tarde !
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Reflexões finais
● Discutir texto de Wilhelmy em sala de aula:
→ Origem do conhecimento científico
→ Auxiliar alunos na construção de novos conceitos relacionados a cinética química
→ Discussões sobre a natureza da ciência (trabalho do cientista/ aceitação de uma nova teoria na comunidade científica)
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Reflexões finais
● Com o uso do modelo de esferas sólidas é possível explicar porque a velocidade de uma reação diminui com o temo (macro x submicroscópico)
● Alunos precisam entender que é necessário tempo para uma reação química ocorrer.
● Tempo influenciado por temperatura/ concentrações.
● Subsidio para o professor entender a História da química.
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Obrigada!!!
![Page 44: Apresentação pibid](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050808/559e7ea91a28ab351f8b45e5/html5/thumbnails/44.jpg)
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Referências
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