CAPÍTULO 2. O CURRÍCULO OFICIAL E O ENSINO DE QUÍMICA
2.1 O Currículo Oficial do Estado de São Paulo (COESP)
Em 2010, o Estado de São Paulo implantou um novo currículo que abrangeu as escolas da rede estadual dos ensinos fundamental e médio (São Paulo, 2010).
No mesmo ano, foram distribuídos dois materiais didáticos, um para o professor e outro para os alunos: o Caderno do Professor e o Caderno do Aluno. Trata-se de um material didático que prevê as lições, os conteúdos, as perguntas e as atividades práticas, ou seja, é um currículo que planeja a atividade do professor em termos de delimitação e seleção dos tópicos e metodologias a serem empregados (ver São Paulo, 2010). O COESP na sua primeira edição era composto por quatro cadernos, um para cada bimestre do ano letivo.
A partir de 2015, os materiais se concentraram em apenas dois Cadernos por ano para cada série do ensino médio. Tais cadernos apresentavam: Situações de aprendizagem (SA) e exercícios ou questões sobre os textos e um resumo (O que você aprendeu?) para o estudante realizar como tarefa para casa.
Assinalamos que o objetivo explícito do material é promover uma educação de qualidade por meio dos seguintes eixos curriculares:a contextualização, a interdisciplinaridade, os aspectos culturais e sociais dos educandos e o trabalho docente para ensinar Química (São Paulo, 2010).
O Quadro 2 apresenta um recorte do COESP para a disciplina Química do ano de 2010.
Quadro 2. Currículo de Química no Estado São Paulo (2010) Ano/Série Conteúdos (Recorte) Currículo (São Paulo, 2010) 1º Materiais; Fenômenos
- Transformação química na natureza e no sistema produtivo
Físicos e Químicos; Grandezas Químicas. Produção da cal a partir do calcário; Produção do ferro e do alumínio; Produção de etanol.
- Transformações químicas no dia a dia
- Evidências; tempo envolvido; energia envolvida; revertibilidade
- Descrição das transformações em diferentes linguagens e representações
- Diferentes intervalos de tempo para a ocorrência das transformações
- Reações endotérmicas e exotérmicas
- Transformações que ocorrem na natureza e em diferentes sistemas produtivos
- Transformações que podem ser revertidas - Alguns materiais usados no dia a dia
- Caracterização de reagentes e produtos das transformações em termos de suas propriedades; separação e identificação das substâncias
- Propriedade das substâncias, como temperatura de fusão e de ebulição, densidade, solubilidade - Separação de substâncias por filtração,
flotação, destilação, sublimação, recristalização - Métodos de separação no sistema produtivo. - Combustíveis - transformação química, massas envolvidas e produção de energia
- Reagentes e produtos – relações em massa e energia
- Reações de combustão; aspectos quantitativos nas transformações químicas; poder calorífico dos combustíveis
- Conservação da massa e proporção entre as massas de reagentes e produtos nas
transformações químicas
e a energia nas transformações químicas - Formação de ácidos e outras implicações socioambientais da produção e do uso de diferentes combustíveis
- Primeiras ideias sobre a constituição da matéria - Modelo de Dalton sobre a constituição da
material
- Conceitos de átomo e de elemento segundo Dalton
- Suas ideias para explicar transformações e relações de massa
- Modelos explicativos como construções humanas em diferentes contextos sociais - Metais - processos de obtenção
Representação de transformações químicas - Processos de obtenção de ferro e de cobre; linguagem simbólica da Química;
- Tabela periódica; balanceamento e
interpretação das transformações químicas; equação química – relação entre massa, número de partículas e energia
- Transformações químicas na produção de ferro e de cobre
- Símbolos dos elementos e equações químicas - Balanceamento das equações químicas
- Organização dos elementos de acordo com suas massas atômicas na tabela periódica
- Equações químicas dos processos de produção de ferro e de cobre
- Importância do ferro e do cobre na sociedade atual
- Metais - processos de obtenção e reações quantitativas.
- Relações quantitativas envolvidas na transformação química
- Estequiometria; impactos ambientais na produção do ferro e do cobre
- Massa molar e quantidade de matéria (mol) - Cálculo estequiométrico– massas, quantidades de matéria e energia nas transformações
- Cálculos estequiométricos na produção do ferro e do cobre
- Impactos socioambientais na extração mineral e na produção do ferro e do cobre.
2º Concentrações (água pura, potável e contaminada); Tipos de Misturas e Propriedades dos Materiais (Solubilidade, Calor Específico, Condutibilidade, Densidade, Temperaturas de fusão e de ebulição, etc.); Ligações Químicas. Eletroquímica
- Materiais e suas propriedades Água e seu consume pela sociedade
- Propriedades da água para consumo humano Água pura e água potável; dissolução de
materiais em água e mudança de propriedades; concentração de soluções
- Concentração de soluções em massa e em quantidade de matéria (g.L–1, mol.L–1, ppm, % em massa)
- Alguns parâmetros de qualidade da água- concentração de materiais dissolvidos - Relações quantitativas envolvidas nas transformações químicas em soluções - Relações estequiométricas; solubilidade de gases em água; potabilidade da água para consumo humano
- Relações quantitativas de massa e de
quantidade de matéria (mol) nas transformações químicas em solução, de acordo com suas
(Pilhas, Baterias e Eletrólise) e Termoquímica (Combustão do carvão). concentrações
- Determinação da quantidade de oxigênio dissolvido nas águas (Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO)
- Uso e preservação da água no mundo - Fontes causadoras da poluição da água - Tratamento de água por filtração, flotação, correção de pHHA
- O comportamento dos materiais e os modelos de átomo
- As limitações das ideias de Dalton para explicar o comportamento dos materiais; o modelo de Rutherford-Bohr; ligações químicas iônicas, covalentes e metálicas; energia de ligação das transformações químicas
- Condutibilidade elétrica e radiatividade natural dos elementos
- O modelo de Rutherford e a natureza elétrica dos materiais
- O modelo de Bohr e a constituição da material - O uso do número atômico como critério para organizar a tabela periódica
- Ligações químicas em termos de forças elétricas de atração e repulsão
- Transformações químicas como resultantes de quebra e formação de ligações
- Previsões sobre tipos de ligação dos elementos a partir da posição na tabela periódica
- Cálculo da entalpia de reação pelo balanço energético resultante da formação e ruptura de ligações. Diagramas de energia em
- O comportamento dos materiais
- Relações entre propriedades das substâncias e suas estruturas
- Interações interpartículas e intrapartículas e algumas propriedades dos materiais
- Polaridade das ligações covalentes e das moléculas
- Forças de interação entre as partículas – átomos, íons e moléculas – nos estados sólido, líquido e gasoso
- Interações inter e intrapartículas para explicar as propriedades das substâncias, como
temperatura de fusão e de ebulição, solubilidade e condutibilidade elétrica
- Dependência da temperatura de ebulição dos materiais com a pressão atmosférica.
- Metais e sua utilização em pilhas e na galvanização
- Relação entre a energia elétrica e as estruturas das substâncias em transformações químicas - Reatividade de metais; explicações qualitativas sobre as transformações químicas que produzem ou demandam corrente elétrica; conceito de reações de oxirredução
- Reatividade dos metais em reações com ácidos e íons metálicos
- Transformações que envolvem energia elétrica – processos de oxidação e de redução
- As ideias de estrutura da matéria para explicar oxidação e redução
- Transformações químicas na geração industrial de energia
transformações químicas que envolvem
eletricidade. Diferentes usos sociais dos metais. 3º Atmosfera, Hidrosfera, Biosfera. Processos de separação de misturas, Química Orgânica.
- Atmosfera como fonte de materiais para uso humano
- Extração de materiais úteis da atmosfera; produção da amônia e estudos sobre a rapidez e a extensão das transformações químicas;
compreensão da extensão das transformações químicas; o nitrogênio como matéria-prima para produzir alguns materiais
- Liquefação e destilação fracionada do ar para obtenção de matérias-primas (oxigênio,
nitrogênio e gases nobres)
- Variáveis que podem interferir na rapidez das transformações (concentração, temperatura, pressão, estado de agregação e catalisador) - Modelos explicativos da velocidade das transformações químicas
- Estado de equilíbrio químico – coexistência de reagentes e produtos em certas transformações químicas
- Processos químicos em sistemas naturais e produtivos que utilizam nitrogênio – avaliação de produção, consumo e utilização social
- Hidrosfera como fonte de materiais para uso humano
- Extração de materiais úteis da atmosfera; acidez e alcalinidade de águas naturais –
conceito de Arrhenius; força de ácidos e de bases – significado da constante de equilíbrio;
perturbação do equilíbrio químico; reação de neutralização
- Composição das águas naturais
de produtos a partir da água do mar
- Acidez e basicidade das águas e alguns de seus efeitos no meio natural e no sistema produtivo
- Conceito de dissociação iônica e de ionização e a extensão das transformações químicas – equilíbrio químico
- Constante de equilíbrio para expressar a relação entre as concentrações de reagentes e produtos numa transformação química
- Influência da temperatura, da concentração e da pressão em sistemas em equilíbrio químico - Equilíbrios químicos envolvidos no sistema CO2/H2O na natureza
- Transformações ácido–base e sua utilização no controle do pH de soluções aquosas.
- Biosfera como fonte de materiais para uso humano
- Extração de materiais úteis da biosfera;
recursos vegetais para a sobrevivência humana – Carboidratos, lipídios e vitaminas; recursos animais para a sobrevivência humana – proteínas e lipídios; recursos fossilizados para a
sobrevivência humana – gás natural, carvão mineral e petróleo
- Os componentes principais dos alimentos (carboidratos, lipídios e proteínas), suas propriedades e funções no organism
- Biomassa como fonte de materiais combustíveis - Arranjos atômicos e moleculares para explicar a formação de cadeias, ligações, funções orgânicas e isomeria
- Processos de transformação do petróleo, carvão mineral e gás natural em materiais e substâncias
utilizados no sistema produtivo – refino do
petróleo, destilação seca do carvão e purificação do gás
- Produção e uso social dos combustíveis fósseis - O que o ser humano introduz na atmosfera, hidrosfera e biosfera
- Poluição, perturbações da biosfera, ciclos biogeoquímicos e desenvolvimento sustentável - Poluição atmosférica; poluição das águas por efluentes urbanos, domésticos, industriais e agropecuários; perturbação da biosfera pela produção, uso e descarte de materiais e sua relação com a sobrevivência das espécies vivas; ciclos biogeoquímicos e desenvolvimento
sustentável
- Desequilíbrios ambientais pela introdução de gases na atmosfera, como SO2, CO2, NO2 e outros óxidos de nitrogênio
- Chuva ácida, aumento do efeito estufa e redução da camada de ozônio – causas e consequências
- Poluição das águas por detergentes,
praguicidas, metais pesados e outras causas, e contaminação por agentes patogênicos
- Perturbações na biosfera por pragas,
desmatamentos, uso de combustíveis fósseis, indústrias, rupturas das teias alimentares e outras causas
- Ciclos da água, do nitrogênio, do oxigênio e do gás carbônico e suas inter-relações
- Impactos ambientais na óptica do desenvolvimento sustentável
- Ações corretivas e preventivas e busca de alternativas para a sobrevivência no planeta.
No 1º ano temos a abordagem de alguns tipos de rochas (calcário para a obtenção de cal para a construção civil e outras atividades; a hematita e a bauxita para a produção de metais e de ligas; além da queima do carvão e as reações de hidratação e de desidratação, ao falarmos sobre a cal hidratada e o álcool anidro que é obtido em usinas de cana-de-açúcar por meio da fermentação). Inclui, ainda, a Estação de Tratamento de Água (ETA) e a Estação de Tratamento de Esgoto/Efluente (ETE), que trazem o tratamento de água e de esgoto/efluente com seus processos de separação de misturas e fenômenos físicos e químicos.
Pode-se inferir que esses temas do 1º ano acham-se associados aos temas estruturadores do PCN+: reconhecimento e caracterização das transformações químicas, química da hidrosfera e da litosfera. Nota-se que é um estudo dos materiais, das transformações e reações químicas. Mas é necessário assinalar que, se o professor acompanhar rigidamente a sequência prevista, o tratamento torna-se fragmentado e compartimentado.
O 2ºano trata o tema água e soluções; propriedades dos materiais e das soluções. Voltamos às reações de combustão (carvão vegetal x carvão mineral), discutindo sobre os diversos tipos de combustíveis (alternativos e fósseis). Além da litosfera, quando apresentamos a eletroquímica, por meio do estudo de pilhas, das baterias e da eletrólise.
Pode-se dizer que esses tópicos do 2º ano possuem nexos com alguns temas estruturadores do PCN+: reconhecimento e caracterização das transformações químicas e seus aspectos dinâmicos. Há um esforço para contextualizar a combustão em termos de combustíveis e efeitos atmosféricos. Uma vez mais, chama atenção a diversidade dos assuntos tratados que facilita a fragmentação.
Os conteúdos do 3ºano incluem a atmosfera ao tratar a produção de gases hospitalares, de amônia-Processo Haber-Bosch. As formas de produção de água a partir de diferentes fontes, mananciais: superficial, subterrâneo, geleiras e mares, e seus múltiplos usos para abastecimento agrícola, industrial e doméstico. A Química Orgânica por meio de diferentes combustíveis (alternativos e fósseis) associados aos minerais e à biosfera. Nesse mesmo ano, inclui a poluição de rios e
mares por meio de detergentes fosfatados (compostos com fósforo), chuva ácida (enxofre, carbono e nitrogênio) e mudança climática (efeito estufa e aquecimento global, desmatamento, doenças respiratórias, trabalho escravo e exploração infantil); as mudanças da composição da atmosfera causadas por efeitos antrópicos e naturais (p.ex. vulcanismo). As visitas à ETA e ETE permitem tratar de separação de misturas, fenômenos físicos e químicos do tratamento de água e de esgoto.
O 3ºano parece ter sido planejado para ser um momento de síntese do currículo, pois em termos dos temas estruturadores dos PCN+, inclui atmosfera, hidrosfera, biosfera, litosfera e ciclos biogeoquímicos junto com o estudo da Química Orgânica.
O COESP ressalta, ainda, a necessidade de se abordar aspectos, como tecnologia, sociedade, economia e ambiente em todas as áreas do conhecimento; assim como as práticas humanas, que produzem bens e serviços, por meio da extração de recursos naturais, do uso destes recursos e do reaproveitamento de materiais, diminuindo a degradação ambiental do planeta (São Paulo, 2010, p.27).
O currículo do Estado de São Paulo (2010) foi organizado por competências; embora mantenha as disciplinasprocura rejeitar a organização disciplinar,pois isso conduziria ao estreitamento e à restrição aos conteúdos, segundo o próprio COESP.
O projeto do Grupo de Pesquisa em Educação Química (GEPEQ) do Instituto de Química da USP serviu de inspiração para os PCN+ de Química, bem como para o Currículo do Estado de São Paulo. Uma análise de conteúdo, revela o esforço para articular tópicos da Química Geral, tais como transformações químicas e propriedades dos elementos no ensino contextualizado. O contexto aborda problemas do cotidiano e tece aproximações com o sistema produtivo incluindo questões da natureza como ciclos biogeoquímicos.
Uma das justificativas para que o currículo temático se faça presente na Proposta Curricular do Estado de São Paulo é que ele: “torna-se relevante na construção de um conhecimento significativo na medida em que faça com que os alunos compreendam as ciências como construções humanas: a relação entre
conhecimento científico-tecnológico e a sua vida social produtiva, mediante o desenvolvimento das suas competências e habilidades” (São Paulo, 2008, p. 36).
Ao analisarmos os documentos oficiais do âmbito federal notamos que o processo educativo para o ensino médio está vinculadoa dois eixos: a contextualização e a interdisciplinaridade. O ensino médio preconizado é contextualizado pelo trabalho, e a interdisciplinaridade deve ser feita dentro de cada grande área de conhecimento (no caso da Química é pela busca de elos com as disciplinas Biologia, Física e Matemática).
Os documentos curriculares federais transmitem alguma liberdade ao trabalho pedagógico dos professores. Ou seja, percebemos que há uma orientação clara para que o professor atenda às necessidades da escola onde atua, com atividades mais contextualizadas e articuladas que possam promover o processo de ensino e aprendizagem mais eficaz.
De outro lado, o Currículo do Estado de São Paulo (São Paulo, 2010) afirma que os eixos seguem a contextualização e a interdisciplinaridade. Apesar disso, assinalamos que são muito atrelados às disciplinas e ao tratamento dos conceitos científicos isolados e fragmentados, o que cria obstáculosao diálogo entre as disciplinas da mesma área e de outras áreas do conhecimento.
No Currículo do Estado de São Paulo os conteúdos estão divididos por série e bimestre para cada disciplina. Esta é a organização presente nos Cadernos dos Alunos e do Professor: enfatiza competências e habilidades em detrimento dos conteúdos. Acrescenta-se que há maior controle sobre o trabalho do professor.
Entendemos que muitos professores, ao selecionar e planejar as suas aulas, podematé imaginar que estão seguindo fielmente as orientações oficiais, mas ultrapassam os limites e as restrições em algum grau. Isto acha-se vinculado à diversidade docente: diferenças de formação, de tempo de serviço, de crenças e concepções sobre educação, bem como sobre o papel da Química na formação dos alunos.
A pesquisa pretende dar algumas indicações de como o professor imagina usar materiais didáticos e ir além dos limites das políticas curriculares no momento que promove o ensino e a aprendizagem.
A natureza tem processos que se desenvolvem autonomamente diante da humanidade. Esta interfere de modo significativo nas transformações da superfície do planeta (conforme indicado por Carvalho, 1999). Depreendemos daí, que o processo educativo das Ciências da Natureza e suas Tecnologias deve enfatizar estas transformações, especialmente no Ensino de Química.
Autores como Floriani (2008) entendem que o desenvolvimento de currículos temáticos deve promover o ensino de temas de relevância para o estudante facilitando o aprendizado de Ciências.
A investigação de temas científicos (que partem de fenômenos e materiais terrestres) seria um esforço para os estudantes compreenderem fenômenos naturais presentes no sistema Terra e suas relações com as atividades humanas (Orion, 2001).
Gonçalves e Sicca (2007, p.8) nos advertem quanto ao adotarmos “[...] a possibilidade de realizar um ensino contextualizado em torno de problemas ambientais”, visto que “[...] por meio do entendimento da natureza e de suas relações com a sociedade pretende-se aproximar e integrar tópicos de disciplinas diferentes”, favorecendo, assim, a interdisciplinaridade e desenvolvendo articulado de conteúdos das diversas áreas do conhecimento.
Ault Jr. e Dodick (2010) trazem um argumento profundamente ligado ao problema do lugar: quais são as implicações da aprendizagem de Ciências resultantes do uso de situações profundamente descontextualizadas. O exemplo que ilustra o argumento é as pegadas do vale dos dinossauros. Materiais didáticos buscaram a explicação para as pegadas sem situar o local onde foram identificadas pelos paleontólogos. Argumentam que tal atividade prática dos estudantes reforça a ideia (ortodoxa) de que há um método científico (um único método que vale para qualquer ciência empírica). Muitos argumentos podem ser levantados desde a Filosofia, História e Sociologia da Ciência para revelar que se trata de uma concepção estereotipada de ciência. Cada campo de conhecimento conta com um conjunto próprio de técnicas de pesquisa e é importante que estudantes compreendam isso. De outro lado, continuam os mesmos autores, esta perspectiva ortodoxa associa-se à descontextualização de materiais didáticos empregados.
Portanto, concluem eles, situar o fenômeno em um local é atribuir o contexto específico para conceitos, explicações, etc., que devem ser ensinados.
2.2 O papel do professor: O Ensino de Química, o desenvolvimento das