Caracterização dos Períodos de Coleta de Dados

Para a coleta inicial dos dados foi elaborado, com base em outros estudos realizados nessa área (ADADAN, 2012; ADADAN; TRUNDLE; IRVING, 2010; BENARROCH, 2000; 2001; MORTIMER, 2000; TALANQUER, 2009), um instrumento

(piloto) que se tratou de um questionário. A finalidade do instrumento era a de investigar as concepções prévias dos alunos sobre alguns aspectos da matéria e sua estrutura, além da utilização dessas ideias na explicação de fenômenos do cotidiano por meio escrito, desenhos ou esquemas, tais como: crenças relativas à natureza, estrutura ao nível atômico molecular, ideias a respeito da existência de movimento e espaços vazio entre as partículas, natureza elétrica incluindo forças eletrostáticas intra e interpartículas.

As questões propostas no instrumento foram inicialmente apresentadas e discutidas com os integrantes do grupo GEPEQ-IQUSP, sofrendo adequações, e foram aplicadas em 2011 como teste piloto a 99 alunos do Ensino Médio, 1ª série (36 alunos), 2ª série (31 alunos), 3ª série (32 alunos) de três escolas da rede pública e de duas escolas da rede particular de ensino, para a validação do instrumento. Percebeu- se, nessa aplicação, que os alunos apresentaram explicações sem a utilização de conceitos em nível submicroscópico. Por isso, foram necessárias adequações, solicitando, por exemplo, justificativas e explicações ao nível atômico molecular. A reformulação e adequação das questões culminaram no Instrumento 1 (pré-teste), apresentado no apêndice B. Este instrumento de coleta de dados foi aplicado a 91 alunos, sujeitos desta pesquisa, no início de 2012, denominado aqui de 1º período da investigação. As questões foram respondidas pelos alunos durante uma aula de química, na presença da professora e sob a orientação da pesquisadora. Embora tenha sido um instrumento extenso, eles responderam às questões individualmente, em silêncio e de forma consciente. A presença da pesquisadora aparentemente favoreceu um clima de respeito e colaboração.

O propósito de se aplicar o Instrumento 1 (pré-teste) nas três séries foi o de traçar um panorama geral das ideias dos alunos acerca da estrutura da matéria em cada uma delas e verificar como as utilizavam na explicação de situações e fenômenos do cotidiano. Segundo Adadan (2012) e Adadan, Trundle e Irving (2010), o ensino de modelos e as competências dos alunos no desenvolvimento de um pensamento lógico formal para a construção e compreensão de ideias abstratas são provavelmente estabelecidos nessas séries, o que é de interesse para este estudo.

O Instrumento 1 (pré-teste) foi importante por nortear o encaminhamento de outras coletas (entrevistas) e análises. No quadro 5, são apresentados os objetivos de cada questão do Instrumento 1 (pré-teste).

Questão Objetivo Exigências cognitivas 1

Reconhecer a concepção dos alunos em relação ao fato de a matéria ser constituí- da por átomos e se em suas justificativas surgem considerações de ideias decorrentes de um modelo racional.

Apropriação de um modelo para a representa- ção de entidades submicroscópicas de modo a ligá-las ao mundo macroscópico. Um modelo que justifique o entendimento das propriedades, estrutura e comportamento da matéria.

2

Verificar se o aluno reconhece as partes do átomo (núcleo e eletrosfera) e as par- tículas fundamentais (prótons, elétrons e nêutrons).

Reconhecer o átomo como parte estrutural da matéria, cujos modelos propostos são decorren- tes da evolução de ideias associadas ao contex- to de cada época.

Reconhecer alguns aspectos sobre a estrutura dos átomos e sua natureza elétrica.

3 e 4

Verificar se o aluno aplica ideias relacio- nadas a forças intermoleculares para jus- tificar o comportamento e propriedades como: temperatura de ebulição, tempera- tura de fusão, densidade de algumas misturas de substâncias.

Pensar em forças intermoleculares e relacioná- las à estrutura do átomo, considerando as forças eletrostáticas, interações atômicas, polarida-de das ligações associadas ao comportamento e propriedades das misturas de substâncias.

5

Verificar se o aluno compreende a possi- bilidade de um átomo “ganhar ou perder” elétrons.

Noções sobre o fato de as partículas subatômi- cas apresentarem cargas elétricas e a ideia de que há entre as partículas forças de atração e repulsão, com modificações na eletrosfera do átomo. Visão sobre as interações entre os áto- mos, formação de íons e moléculas.

6

Verificar se o aluno utiliza o modelo atô- mico, considerando a importância de um átomo “ganhar ou perder” elétrons para justificar uma transformação química.

Reconhecer uma transformação química consi- derando o conceito de ligações químicas e em um modelo explicativo relacionado a forças de atração e repulsão entre elétrons e núcleos dos elementos constituintes das substâncias.

7

Verificar se o aluno reconhece o núcleo do átomo como uma região em que se encontram as partículas: prótons e nêutrons.

Entender que os átomos são formados pelo núcleo e eletrosfera com partículas neutras e eletricamente carregadas.

8

Verificar se o aluno apresenta a noção de que entre as partículas (átomos, molécu- las), constituintes de uma substância, há espaços vazios e que entre elas não existe nada.

Reconhecer a ideia do vazio para a compreen- são de um conjunto de características que levam a explicar os diferentes estados físicos da matéria.

9

Verificar se o aluno apresenta a noção de que as partículas que constituem a maté- ria (átomos, moléculas) são dotadas de movimento.

Entender que as partículas constituintes de um material não são estáticas, mas estão em cons- tante movimento.

10

Verificar se o aluno justifica a condutibili- dade elétrica em uma solução aquosa por meio da movimentação de elétrons e íons.

Utilizar o conceito de íon na compreensão da natureza elétrica da matéria, na condutibilidade e propriedades dos materiais (isolantes e condu- tores). Compreender que existem cargas elétri- cas em movimento em um sistema aquoso. 11

Verificar se o aluno reconhece em uma transformação química alguns fatores (temperatura, choques entre partículas) interferem em sua rapidez, considerando explicações ao nível atômico molecular.

Pensar nos fatores que interferem na rapidez de uma transformação química ligada a utilização do modelo cinético molecular.

12

Verificar se o aluno reconhece que em uma transformação química ocorre a quebra e formação de ligações para a formação de novas substâncias, consi- derando um rearranjo entre átomos que constituem as substâncias que reagem.

Compreender as transformações químicas con- siderando a quebra e formação de ligações.

Antes do acompanhamento das aulas, uma entrevista semiestruturada foi realizada com a professora de química para conhecer sua formação e caracterizar o seu ensino, bem como verificar em que momento ela tratava dos conceitos em nível submicroscópico. Os objetivos da entrevista estão descritos no quadro 6.

Quadro 6 - Objetivos da entrevista com a professora de química.

Conteúdo da entrevista Objetivo e importância

Perfil da professora Verificar sua formação acadêmica, sua motivação pela carreira de magis-_{tério no ensino de química e tempo de experiência.} Tendências do ensino Verificar quais as características do ensino da professora, se ela apresen-ta um ensino com tendências tradicionais ou construtivistas. Conhecer sua

visão sobre o ensino e a aprendizagem. Ensino de conceitos

sobre a estrutura da matéria.

Verificar quais os conceitos em nível submicroscópico a professora abor- da em seu ensino, em que época e a importância dada ao desenvolver esses conceitos. Essa informação poderia auxiliar no acompanhamento das aulas, na coleta de dados, principalmente quando os conceitos em nível submicroscópico, interesse da pesquisa, fossem desenvolvidos. Dificuldades no ensino Verificar quais as dificuldades que a professora julga ter no ensino de _{conceitos em nível submicroscópico.} Aplicação de conceitos

em nível submicroscópico às situações do cotidiano.

Verificar se a professora possibilita que o aluno faça conexões entre os conceitos interpretando os fenômenos do cotidiano.

Estratégias de ensino

utilizadas Verificar quais as estratégias de ensino utilizadas pela professora na construção de conceitos abstratos.

A pesquisadora deste trabalho acompanhou o processo de ensino e aprendizagem desde o início de 2012 até abril de 2014, assistindo duas aulas semanalmente em cada uma das turmas, principalmente, quando eram tratados conceitos em nível submicroscópicode interesse da pesquisa.

Além de gravar as aulas em áudio, semanalmente, a autora deste trabalho transcreveu o conteúdo das principais ideias surgidas nas aulas que poderiam auxiliar nas análises e realizou suas notas de campo. As aulas foram gravadas na íntegra e com discrição, para não intimidar a participação dos alunos e coletar suas falas e as da professora com a máxima fidedignidade. Tanto a professora quanto os alunos se mostraram à vontade com o gravador e a presença da pesquisadora. Solicitou-se uma autorização aos pais dos alunos (apêndice A), para permitirem o uso da gravação e do material produzido pelos estudantes nessa pesquisa, obtendo-se o aceite deles.

Além disso, foram selecionados dez alunos que cursavam a 1ª série em 2012, para acompanhamento individual durante os três anos do Ensino Médio. Eles participaram de entrevistas semiestruturadas durante todo o processo de ensino (2º ao 4º período), descrito no quadro 4 (p. 72). Os alunos selecionados foram indicados pela professora de acordo com alguns critérios: participação de forma ativa nas aulas,

perguntando, discutindo, explicitando suas ideias e demonstrando interesse; assiduidade; e bom aproveitamento em avaliações.

Optou-se por realizar entrevistas semiestruturadas, utilizando, como estratégia auxiliadora, alguns experimentos demonstrativos. Estes experimentos poderiam ajudar o aluno a refletir sobre alguns conceitos que exigiriam elevado grau de abstração, tais como a movimentação e perda de elétrons, a solubilidade do cloreto de sódio em água com formação de íons, entre outros.

As questões para as entrevistas foram elaboradas e discutidas entre a pesquisadora e sua orientadora, com base nos objetivos do Instrumento 1. A principal finalidade das questões foi incentivar os alunos na elaboração de explicações em nível submicroscópico sobre a estrutura da matéria, verbalizando o que pensavam e dando oportunidades para refletirem a respeito dessas ideias (ROSA; ARNOLDI, 2006). Do ponto de vista da pesquisadora, isso foi importante, pois por meio das entrevistas foi possível conhecer as ideias expressas pelos alunos e perceber a ocorrência ou não de uma evolução em seus modelos explicativos ao interpretar fenômenos ou situações cotidianas, enquanto os conceitos em nível submicroscópico eram tratados no ensino. Na entrevista, utilizou-se uma linguagem informal para que as questões se tornassem mais acessíveis à compreensão do aluno, envolvendo-o na situação proposta. Dessa forma, um roteiro foi elaborado, para cada entrevista, em cada período (apêndice F), tomando-se o cuidado de manter sua flexibilidade e dinâmica a fim de permitir ao entrevistador articular as questões planejadas com as explicações apresentadas pelo aluno, aproveitando ideias que surgissem principalmente as que explicitassem considerações em nível submicroscópico. No quadro 7, são apresentados os objetivos pretendidos nas respectivas entrevistas para que os alunos manifestassem suas ideias sobre alguns tópicos relacionados à estrutura da matéria. Em 2014, os alunos que em 2012 cursavam a 1ª série responderam novamente ao questionário inicial Instrumento 1 (pré-teste), denominado agora de pós-teste (5º período). A comparação dos resultados do pré-teste e pós-teste teve por objetivo verificar se houve desenvolvimento em seus modelos explicativos desde o início até o fim do Ensino Médio. Também foram comparadas as concepções desses alunos com as ideias mais recorrentes apresentadas pelos alunos das três séries, o que contribuiu para a compreensão do desenvolvimento desses modelos, possibilitando a identificação de possíveis aproximações ou distanciamentos nessas explicações.

Quadro 7 - Descrição dos objetivos das questões da entrevista (apêndice F).

Objetivo Entrevista/Questão

Reconhecimento de conceitos

Verificar quais os conceitos de química o aluno recorda ter estudado, a importância por ele atribuída ao conceito e como o utiliza para explicar fenômenos do seu dia a dia, principalmente ao expressar concepções em nível submicroscópico da matéria.

1ª / 1 A natureza da matéria

Verificar se o aluno entende o conceito de estrutura da matéria e se percebe a importância deste conhecimento para explicar o

comportamento dos materiais em termos de átomos e moléculas. Verificar a crença do aluno sobre a matéria ser formada por átomos. Verificar se o aluno apresenta algum modelo ao pensar em átomos. Verificar se o aluno considera ideias de movimento e vazio entre as partículas do átomo e das substâncias formadas por eles.

Verificar se o aluno diferencia um material natural de um artificial. Perceber o modelo que o aluno apresenta, quando pensa no que possa existir entre as partículas que compõem os materiais.

1ª / 2 e 4 3ª / 1, 2 e 6

4ª / 1 e 2

Representação pictórica da matéria

Verificar a visão do aluno (em nível macroscópico ou submicroscópico) quando ele representa por meio de desenhos uma mistura considerando a ideia da natureza particular da matéria.

1ª / 3 3ª / 1 4ª / 4 Transformação química

Verificar o que o aluno pensa a respeito de uma transformação química e se a diferencia de mudança de estado físico.

Verificar se existe nas concepções do aluno a ideia de quebra e formação de ligações em uma transformação química e o envolvimento de energia.

Verificar se o aluno reconhece em uma transformação química a conservação de átomos e se a relacionam com a conservação da massa. 1ª / 5, 6 e 7 2ª / 1 e 2 3ª / 6 4ª / 5 e 8 5ª / 4, 5 e 9 Natureza elétrica da matéria

Verificar se o aluno compreende a possibilidade de um átomo “ganhar ou perder” elétrons, gerando íons.

Verificar se o aluno justifica a condutibilidade elétrica em solução aquosa por meio da movimentação de elétrons pelos fios e íons pela solução.

Verificar se o aluno justifica a condutibilidade elétrica e a reatividade de materiais relacionando com a estrutura atômica e a existência e a movimentação de elétrons. 1ª / 5 2ª / 6 e 8 3ª / 3 e 4 4ª / 3 e 4 5ª / 3, 4, 5 e 6 Interações intra e intermoleculares

Verificar o que os alunos pensam sobre as interações entre as partículas constituintes de um material. Se ocorrem ideias da existência de forças eletrostáticas relacionadas ao comportamento e propriedades dos materiais.

Verificar como os alunos pensam a respeito destas partículas constituintes dos materiais.

1ª / 8 2ª / 4, 5 e 7 3ª / 4, 5 e 7 4ª / 4, 6 e 7 5ª / 3, 7 e 8 Linguagem da química

Verificar se o aluno apresenta um modelo para representar moléculas e entende o significado de fórmulas e equações representativas de reações.

2ª / 2 e 3 5ª / 3