Criação das fases Level Design e objetivos di-

Conforme mencionado na introdução deste trabalho, escolhemos o tema de Quí- mica, abordado pelo jogo, a partir de dois critérios: a) diĄculdade encontrada pelos alunos em entender algum conceito ou tema da Química; b) falta de jogos (digitais ou não) que tratam desse tema ou conceito, previamente escolhido de acordo com o resultado em (a). Desse levantamento, feito nas revistas QNEsc e ERIC, elegemos o assunto ŚModelos Atô- micosŠ como o sendo um dos conceitos que mais causam dúvidas para os educandos e, também, o que menos é trabalhado na forma de jogos digitais educativos.

Dentro do conceito de ŚModelos AtômicosŠ trabalharemos alguns tópicos, que foram escolhidos por se conĄgurarem importantes dentro da evolução dos modelos para explicar o átomo. Nos baseamos aqui no livro ŚA história do átomo: de Demócrito aos quarks.Š de Martins (2002), em que os acontecimentos são contados nessa obra de acordo com a ordem cronológica que aconteceram. A sistematização da obra desse autor permitiu uma certa progressão dos conhecimentos químicos abordados no jogo. Em sua obra, Martins dá esse caráter humano à Ciência, abordando vários episódios que contribuiram para o progresso cientíĄco, seja ela da área da Física ou da Química.

No entanto, os tópicos abordados no jogo não esgotam todos o conteúdos da disci- plina de Química do EM (que, de acordo com o currículo de Química das escolas públicas do estado de São Paulo, abordam até o modelo de Rutherford-Bohr geralmente na 2a

Série.). É uma espécie de ŚpreâmbuloŠ para o Ensino de Química, voltado para os alunos do EM. Os modelos clássicos do átomo serviram de inspiração para que se chegasse ao nosso atual modelo (mecânica quântica).

Na etapa um do jogo (das fases 1 a 7), escolhemos trabalhar com alguns paradigmas que contribuiram para o que entendemos hoje ser átomo.Sendo assim, apresentamos desde a concepção grega do átomo (no século 4 a.C) até o modelo de Rutherford (século XX d.C), como indicamos a seguir:

a) Visão atomística grega;

b) Evolução dos modelos atômicos;

c) Contribuições cientíĄcas para as evoluções do modelo atômico; d) Modelo atômico de Dalton;

e) Modelo atômico de Thomson; f) Modelo atômico de Rutherford.

Esses conteúdos estão distribuídos pelas sete fases da primeira estapa do jogo, de acordo com o diagrama da Figura 45:

Figura 45 Ű Tópicos de Química por fase no jogo Mr. Ratômico.

Para o jogo proposto nesta pesquisa construímos sete fases, dentre as quais seis possuem conteúdos escolares, relacionado ao tema escolhido. A única fase que está to- talmente isenta de conteúdo escolar é a fase de número seis, que explora a resolução de problemas na forma de um puzzle (Quebra-cabeça) lógico. Esta última, está representada na Figura 51.

Figura 46 Ű Fase 1 do jogo Mr. Ratômico

Fonte: Autor

Na Fase 1 (Figura 46) do jogo abordamos os seguintes tópicos: a) O que é modelo ?;

b) A concepção grega do átomo; c) Experimento do vácuo; d) Átomo de Leibniz.

Exploramos, nesse momento, o conceito de modelo (indicado na Figura 46 por ŚaŠ), no intuito de mostrar ao aluno que esse não passa de uma representação de um objeto de estudo e descreve, dentro das limitações possíveis, esse objeto. Um desenho de uma maçã necessariamente tenta descrevê-la visualmente, mas não é uma maçã. Essa pista aparece para o jogador no momento que ele colide com a Ągura que parece um caderno de anotações. Nesse momento, o jogo dá uma pausa para o jogador visualizar o

seu conteúdo, que pode ser algo escrito ou uma Ągura. Dentro das limitações do desenho, ela dá indícios e aponta características que a descrevem como tal. Portanto, essa primeira pista, localiza-se bem no início da primeira fase do jogo, próximo ao Śstart pointŠ do jogador, e tem o objetivo de despertar o pensamento crítico dos jogadores/estudantes, no momento em que forem introduzidos aos modelos atômicos. Pretende-se esclarecer nesse momento que as limitações tecnológicas e cientíĄcas das épocas inĆuenciaram no modo como os modelos atômicos foram pensados, e que, a sucessão de modelos antigos se deu uma vez que estes não davam mais conta de explicar a maioria dos fenômenos no qual pretendia descrever8_{. Esse é o modelo de Kuhn (2011) para a explicação da evolução da}

ciência, com a sucessão de paradigmas, que são vencidos por outros em momentos de crise, ou seja, quando modelos cientíĄcos não conseguem mais explicar, até certo ponto, o que a teoria substituída previa. Outras pistas estão indicadas na Figura 46 pelas letras ŚbŠ, ŚcŠ e ŚdŠ. Seguem a mesma lógica (colisão <-> acionamento) do que foi descrito para a pista indicada em ŚaŠ.

A concepção grega do átomo é a primeira aproximação de um modelo que tenta explicar a composição da matéria. O ferramental usado na sua concepção fora puramente ĄlosóĄco e, mesmo assim, sobreviveu até o século XVIII, momento em que foi questionado. Antes mesmo da hipótese atômica de Dalton, alguns estudiosos tentaram descrever a matéria com suas teorias. Uma delas, foi a do matemático Leibniz, o que Ącou registrado em uma das anotações presentes no primeiro laboratório do jogo.

A proposição da existência do vácuo fora cogitada na teoria atômica grega. Um experimento famoso, realizado na cidade de Magdeburgo (Saxônia), foi realizado para a comprovação do vácuo. Esse experimento é retratado também no jogo através de uma das anotações, perdidas pelo laboratório.

Na Fase 2 (Figura 47) do jogo abordamos os seguintes tópicos: a) Hipótese atômica de Dalton;

b) Observações dos fenômenos das combinações dos gases (Gay-Lussac); c) Gases (Avogadro).

Avançando pela linha do tempo, e pelos acontecimentos que compõem a história da Ciência, chegamos a fase dois do jogo. Nesse espaço, abordamos a hipótese atômica de John Dalton. Algumas de suas proposições não se conĄrmaram pela experimentação. Esse é o caso, por exemplo, das observações feitas por Gay-Lussac quanto ao fenômeno 8 _{Podemos citar aqui a substituição do modelo atômico de Dalton pelo de Thomson, uma vez que, de}

acordo com Dalton, o átomo, maciço e indivisível, não possuía sub-partículas. A partir de estudos e da experimentação, Thomson conseguiu identiĄcar uma partícula subatômica, o elétron, usando em seus experimentos os tubos de raios catódicos (ATKINS; JONES, 2012).

das combinações dos gases. Na forma de pistas, indicadas na Figura 47 pelas letras ŚaŠ, ŚbŠ, ŚcŠ e ŚdŠ, esses elementos seguem a mesma lógica do que foi exposto para a fase 1. Ao se colidir com uma dessas pistas, por exemplo a indicada pela letra ŚaŠ na Figura 47, uma janela é apresentada para o jogador com o seu conteúdo. O jogo então é colocando em modo de espera para que o jogador consiga visualizar os textos e imagens.

Figura 47 Ű Fase 2 do jogo Mr. Ratômico

Fonte: Autor

De acordo com Mahan e Myers (1995), Dalton acreditava no princípio da Śmáxima simplicidadeŠ, ou seja, que as moléculas deveriam ser tão simples que sempre se formariam na proporção de 1:1, além de outras proporções como 1:2 ou 2:3. Desta forma, Dalton acreditava que a fórmula da água era (HO) e não o (H2O). Essa discussão fez com que

os pesos atômicos do oxigênio e do hidrogênio Ącassem confusos, até que, segundo Leal (2001), em 1860, o primeiro Congresso Internacional de Química colocou Ąm a esse im- passe. Nessa ocasião, com o estudo de uma grande quantidade de dados experimentais, colou-se Ąm ao princípio da máxima simplicidade de Dalton, sugerindo estar correta a hipótese de Avogadro de que certas moléculas, de certos elementos, eram formadas por dois átomos, o que Dalton desacreditava.

Isso é discutido, através do jogo, sob a forma de uma anotação presente neste laboratório. Nessa anotação, temos um esquema com três volumes de gases (três volumes de hidrogênio e três de oxigênio) e, segunda a teoria de Dalton, se formariam três volumes de vapor de água, ou seja:

3 H + 3 O−−−−−→Formaria 3 OH[ 3 volumes de vapor de água ]

Por Ąm, entre os acontecimentos que colaboraram para a resolução do problema de Gay-Lussac à luz da teoria atômica de Dalton, foi apresentado por Amadeo Avogadro. De acordo com ele, Śvolumes iguais, de quaisquer gases, nas mesmas condições de temperatura e pressão, apresentavam a mesma quantidade de matéria em MOL ou moléculas.Š. Em uma das pistas, discutimos um exemplo visual do que Avogadro discute em sua teoria.

Figura 48 Ű Fase 3 do jogo Mr. Ratômico

Fonte: Autor

Na Fase 3 (Figura 48) do jogo, abordamos os seguintes tópicos de Química: a) Leis da eletrólise de Faraday;

b) Periodicidade das características dos elementos químicos; c) Mendeleev e a periodicidade dos elementos químicos; d) Tríades de Dobereiner;

e) Newlands - Notas musicais.

Um outro episódio da história da Ciência, e que possui relação com o avanço da descrição da matéria, é a concepção da lei de eletrólise de Faraday. Esse relato é disposto

no jogo, novamente na forma de uma pista, encontrada no laboratório 3. O estudo da eletrólise contribuiu mais tarde para a compreensão do elétron e essa relação é explorada em uma das pistas do jogo.

Outro assunto, discutido nesta mesma fase, refere-se a periodicidade de certas ca- racterísticas dos elementos químicos, quando os agrupamos de acordo com alguns critérios. Alguns estudiosos atentaram para o fato de que, quando os elementos eram agrupados de certo modo, por exemplo, em ordem crescente de massa atômica, certas características eram previstas, assinalando assim uma periodicidade.

Isso aconteceu com Newlands, no qual os elementos, quando escalados segundo as massas atômicas, da mesma forma como nas notas musicais, certas características se repetiam. Essa classiĄcação Ącou conhecida como Ślei das oitavasŠ de Newlands. Essa constatação é também trabalhada no jogo na forma de uma anotação perdida.

Outra classiĄcação, trabalhada na forma de anotações, apresentava os elementos dispostos em tríades. Nessa conformação, a massa atômica do segundo elemento era cal- culada a partir da média aritmética entre o primeiro e o último elemento químico. Esse fato Ącou conhecido como Śas tríades de DobereinerŠ, que levou o nome de seu descobridor. Essa constatação é apresentada também no jogo na forma de uma pista, coletada ou não pelos jogadores.

Por Ąm, a classiĄcação periódica dos elementos de Mendeleev (indicada na Figura 48 pela letra ŚcŠ) é tratada no jogo. O jogo não trata de todos os assuntos referente à tabela periódica, já que não é esse o tema e nem o foco da primeira etapa do jogo. No entanto, a periodicidade de certas características dos elementos químicos, como o ponto de fusão, ebulição, facilidade de reagir com outros elementos, sucinta a ideia de que os elementos podem ser agrupados segundo essas características. Nesse sentido, exploramos uma das pistas com essa informação. Outras pistas também estão indicadas na Figura 48 pelas letras ŚbŠ e ŚcŠ. As colisões do personagem Mr. Ratômico com esses objetos causam a ativação dos mesmos, da mesma maneira como foi indicado nas fases 1 e 2.

Na Fase 4 (Figura 49) do jogo, trabalhamos os seguintes tópicos: a) Tubo de Crookes;

b) Raios catódicos;

c) Experimento de Thomson; d) Concepção do elétron.

Nesse local discutimos algumas questões que, de alguma forma, corroboraram com a descoberta do elétron por J. J. Thomson. Sob a forma de anotações, falamos sobre o

experimento do tudo de Crookes (indicado, da forma de uma pista, pela letra ŚaŠ na Figura 49) e do experimento de Thomson, no qual determinou a natureza dos raios catódicos. Para ele, esses raios eram formados por elétrons, que eram partículas fundamentais do átomo. Possuíam carga negativa e apresentavam também uma massa muito inferior ao átomo leve9 _{determinado até então.}

Figura 49 Ű Fase 4 do jogo Mr. Ratômico

Fonte: Autor

Thomson propôs um modelo em que os elétrons estavam mergulhados em uma massa homogênea positiva do átomo. Esse modelo Ącou conhecido como o Śmodelo do pudim de passasŠ e é discutido nesta fase do jogo. Algumas pistas estão indicadas na Figura 49 pelas letras ŚbŠ, ŚcŠ e ŚdŠ, sendo acessadas pela colisão entre o personagem Mr. Ratômico e as mesmas.

Na Fase 5 (Figura 50) do jogo abordamos os seguintes tópicos: a) Radioatividade (Casal Curie);

b) Partículas alfa e beta; c) Raios gama.

À luz dos acontecimentos históricos que, de alguma forma, colaboraram para a evolução do modelo atômico, descrevemos a descoberta da radioatividade natural por 9 _Hidrogênio

Marie e Pierre Curie (indicado em ŚaŠ na Figura 50). Também não deixamos de discutir nessa fase as descobertas da partícula alfa e beta, por Rutherford, e, também a radiação

gama, por Villard. Esses fatos estão descritos nas anotações (indicadas por ŚaŠ, ŚbŚ, ŚcŚ, ŚdŠ

e ŚeŠ na Figura 50) do laboratório da fase 5.

Figura 50 Ű Fase 5 do jogo Mr. Ratômico

Fonte: Autor

A fase 6 (Figura 51) do jogo não possui conteúdos de Química como relatamos anteriormente. No entanto, essa fase explora a resolução de problemas na forma de um

puzzle lógico. Nesse espaço, o jogador é desaĄado a descobrir a sequência lógica das en-

tradas dos tubos (indicados na Figura 51 pelas letras de ŚaŠ até ŚwŠ) que permitem que o jogador avance para a próxima fase (passando de uma área bloqueada para outra).

O personagem, ao se colidir com os tubos nos locais indicados pelas letras de ŚaŠ até ŚwŠ, é direcionado para as áreas indicas pelos números de Ś1Š até Ś8Š. Ele sempre surge na área indica por Ś1Š e o objetivo é chegar a área em Ś8Š, para sair pelo cano indicado por um ŚXŠ vermelho. Dependendo da combinação, o personagem pode estar na área Ś7Š e voltar para a área Ś4Š. Só há uma sequência lógia que leva o personagem da área Ś1Š até a Ś8Š. Ele deve ŚmemorizarŠ essas sequências para que não volte sempre para o mesmo lugar.

Figura 51 Ű Fase 6 do jogo Mr. Ratômico

Fonte: Autor

Figura 52 Ű Fase 7 do jogo Mr. Ratômico

Fonte: Autor

a) Modelo atômico de Dalton; b) Modelo atômico de Thomson;

c) Modelo atômico de Rutherford.

Estes são alguns dos tópicos que trabalhamos ao longo das 6 fases anteriores e é mais uma oportunidade para o jogador acessar as pistas que porventura não coletou ao longo do caminho do jogo. Indicamos na Figura 52 pelas letras ŚaŠ, ŚbŚ, ŚcŠ e ŚdŠ algumas dessas pistas. Podemos notar que algumas delas são encontradas dentro de aparelhos ŚsmartphonesŠ, perdidas pelo caminho. A colisão do jogador com os aparelhos telefônicos também abre as pistas na tela, da mesma forma como indicado anteriormente. Ao concluir essa fase, o jogador é redirecionado para a porta com a senha, que se refere a uma charada de Química, como vemos na Figura 53. Escolhendo com o mouse a aĄrmação correta, o jogador consegue acessar o elevador que o levará para o próximo nível do jogo.

Figura 53 Ű Charada da primeira etapa do jogo

Fonte: Autor