5 Análise dos Dados
PERÍODOS DO ESTUDO
LONGITUDINAL E ENTREVISTAS 1ª série
1º Interações e transformações química, mudanças de estado físico da matéria, densidade e solubilidade
2º período - 1ª entrevista 2º Combustíveis e combustão. Poder calorífico. Relação de massa e quantidade de matéria nas
transformações química. Modelo atômico de Dalton.
3º
Linguagem e simbologia da química. Tabela periódica. Partículas subatômicas nas transformações química. Quantidade de energia envolvida na transformação química. Metais e sistema produtivo.
2º período - 2º entrevista 4º Previsão das quantidades de reagentes e produtos nas transformações químicas. Energia liberada e
absorvida nas reações químicas.
2ª série
1º Propriedades da água. Dissolução de materiais na água e mudanças de suas propriedades. Calor específico, condutibilidade elétrica. Soluções.
3º período - 3ª entrevista 2º
Comportamento dos materiais, condutibilidade elétrica. Modelos atômicos (Rutherford e Bohr). Tabela Periódica (revisitação). Estrutura da matéria, ligações químicas Inter atômicas, energia de ligação
3º
Forças de interações entre partículas. Propriedades dos sólidos iônicos. Forças de interações e as substâncias moleculares. Ligações de Hidrogênio. Forças de interações e a solubilidade e mudanças de estado físico.
3º período - 4ª entrevista
4º Transformações químicas e eletricidade 4º período - 5ª entrevista
3ª
Análise do desenvolvimento conceitual da aluna A
A aluna A, inicialmente concorda que a matéria é constituída por átomos, justificando que já havia estudado este fato. No entanto, no decorrer dos períodos seguiu explicando a constituição da matéria com uma visão contínua, pois, comentou em vários momentos que a matéria era formada de "pedacinhos de alguma coisa" ou "células", como mostra a figura 35. Usou de frases do tipo:
"Pra mim o átomo é uma coisa bem pequenininha que todas essas coisas bem pequenininhas juntas formam uma coisa grande ou não tão grande, mas que formam alguma coisa", "bolinhas pequenas, bem pequenininhas que não dão para enxergar a olho nu, todas juntinhas".
A representação pela aluna de um sistema contendo água e sal, como mostrado na Figura 34, corrobora com a ideia de sua visão contínua da matéria, na qual, não se percebe a presença de elementos (bolinhas, pontinhos etc.) indicadores de ideias de descontinuidade.
Figura 34 - Sistema contendo água e sal
Em alguns períodos (3º período) a aluna, citou a palavra átomo e substância para explicar a composição da matéria, mas não soube definir o que era uma substância química e tão pouco associar que são os átomos as unidades fundamentais das substâncias. Para a aluna, a substância era formada de oxigênio. "Ah! Eu acho que normalmente tem o oxigênio".
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A diferenciação entre materiais naturais e artificiais, bem como, a representação e interpretação das fórmulas de substâncias químicas, estavam em discussão no ensino, o que pode ter interferido nas interpretações da aluna, a motivando utilizar a ideia de substância.
Apesar de o ensino ter desenvolvido ideias sobre os modelos atômicos para justificar a constituição da matéria, foi enfatizada a ideia do modelo de Dalton, por exemplo, como "bolinhas". A professora chegou a até comentar: "Na
primeira série pelo menos, eu penso assim, mesmo que ele pense que a matéria é formada de um monte de bolinhas e essas bolinhas são átomos, eu acho que já estamos na metade do caminho. Pelo menos já está sabendo que a matéria é formada por átomos.".
No entanto, no modelo explicativo elaborado pela aluna, parece que ela não vinculou a ideia do "modelo de bolinhas" do átomo de Dalton à estrutura submicroscópica da matéria. Talvez a ênfase dada a este modelo no ensino, com uso da analogia de uma "bolinha" constituiu-se uma barreira para que a aluna não superasse a visão aparente da matéria, pois o modelo traz em si uma forma fácil de imaginar algo próximo do seu cotidiano, ou seja, "bolinhas". O modelo que a aluna apresentou durante todo os períodos, sempre esteve relacionado ao modelo de "bolinhas".
A ideia de a matéria ser constituída por células, apresentada inicialmente pela aluna, foi ampliada. A frase a seguir justifica essa análise: "imagino a célula
como se fosse meio parecida com o átomo, eles até se parecem, mas átomo é uma coisa, célula é outra". No entanto, o ensino precisa considerar este tipo de
concepção, pois para alguns alunos esta analogia pode se constituir uma barreira para a elaboração da ideia do átomo. No caso, da aluna A, este tipo de concepção prévia por ela apresentada, não foi explorada pela professora, apesar de que a aluna por si, tenha diferenciado entre átomo e célula. No entanto, outros alunos talvez não consigam diferenciar.
Assim, se concluiu que, apesar de a aluna se apoiar na ideia de a matéria ser formada de átomos, seguiu com uma visão contínua da matéria.
A construção de um modelo atômico também não foi uma tarefa fácil à aluna “A”. Escolheu inicialmente o modelo do Rutherford como representativo de sua ideia de átomo e optou pelo modelo de Bohr no final dos períodos, o reconhecimento das partes e partículas do átomo não foram diferenciadas de
forma coerente pela aluna e ela não conseguiu apresentar um modelo coerente de átomo. Inicialmente, a aluna “A” percebia o núcleo do átomo como sendo o próprio átomo e, a eletrosfera como um conjunto, chegando a denominá-la de elétron. A aluna, parece usar alguns termos da química, sem que os compreenda.
A partir do ensino de modelos atômicos (3º período) a aluna, passou a considerar a existência das partículas (prótons, nêutrons e elétrons) ainda que de forma incoerente. O núcleo passou a ser considerado o centro do átomo e, a eletrosfera envolvendo o átomo com as partículas, prótons, nêutrons e elétrons.
Foi possível notar a influência do ensino na elaboração do modelo de átomo pela aluna, mesmo que seu modelo não tenha se apresentado estruturado, como visto na Figura 35 (4ª e 5ª entrevistas). Para explicar o modelo que ela elaborou (Figura 36), a aluna apresentou o seguinte argumento: “Ah! Acho que no meio do átomo, lá tem o núcleo e eu acho que em volta do átomo tem os prótons e os elétrons". “Os elétrons e os prótons ficam em movimento em volta dos átomos. Fazem com que, ele se movimente. Aí tem as cargas negativas que eu acho que praticamente é a mesma coisa que os elétrons. Eu acredito. E os nêutrons que são parecidos com os prótons e são mais leves. Não sei. E os espaços vazios eu acho que não tem espaço vazio. Eu acho que não tem espaço vazio entre eles. Eu acho que eles ficam muito juntinhos e não tem espaço".
Figura 36 - Modelo atômico apresentado pela aluna “A” no 4º período
A dificuldade da aluna na elaboração de um modelo atômico pode estar associada à sua visão da matéria, pois na Figura 36, foi possível perceber que ela situa as partículas do átomo, externas a ele, ou seja, em volta de suas "bolinhas". Essas partículas parecem não fazer parte do átomo. Segundo Benarroch (2001) a aluna por meio do ensino está elaborando ideias em sua mente, mas não consegue organizá-las.
De acordo com a professora de química da aluna, a abstração de um modelo considerando as partes e partículas, não foi fácil aos alunos. “Eles conseguem entender que tem a ver com a carga elétrica. O que eu acho que é difícil para eles é entender o modelo, como um conjunto de informações, ou seja, que tem as cargas positivas e negativas. Até pra gente é difícil, não é? [...] Eu acho que se o aluno sair sabendo que existem modelos diferentes, que houve uma evolução nos modelos e saber que muitas das propriedades da matéria estão relacionadas com o modelo atômico, mesmo que ele não consiga identificar a parte positiva da parte negativa, mas que ele saiba que tem alguma coisa a ver com o modelo atômico e que isso vai ligar com ligações químicas já é um ganho". Diante dessa fala da professora surge um questionamento. Como
o aluno, pode interpretar o comportamento elétrico da matéria explicando algumas de suas propriedades, se não reconhece a natureza elétrica das partículas do átomo?
É preciso que o ensino valorize estratégias que considerem as possíveis interações eletrostáticas entre as partículas subatômicas, para que posteriormente, o aluno comece a reconhecer as atrações intra e inter partículas. Muitas vezes o ensino não se atem a essas particularidades e apresenta para os alunos um modelo de átomo pronto e acabado, não auxiliando o aluno na compreensão do mesmo.
Segundo, França (2009) o ensino, às vezes, não se preocupa com a discussão do termo modelo, e os modelos são apresentados aos alunos de forma superficial, dando uma ideia de que os cientistas chegaram a uma teoria imutável e definitiva. Ainda, afirma a autora que se esses diferentes modelos não forem acompanhados por uma explicação adequada, poderão gerar mais dúvidas e confusões aos alunos. Para Oyehaug e Holt (2013) é preciso um longo tempo e um grande esforço intelectual para se construir um conceito tão abstrato.
A seguir são apresentadas, no Mapa 2, as ideias sobre a existência de espaços vazios e movimento intra e interpartículas.
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A ideia da existência de espaços vazios não foi construída pela aluna, pois durante todos os períodos ela considerou que entre as partículas das substâncias, ou não havia nada (no caso de líquidos) e as mesmas estariam muito juntas umas das outras, ou existiria entre elas, ar ou bolhas (no caso de gases), ou teria mais partículas do mesmo material (no caso de sólidos). A aluna chegou a argumentar: "se houvesse espaços vazios entre as partículas, então
seria possível ver as partículas, pois elas poderiam crescer".
Parece que, a aparente visão contínua da matéria apresentada pela aluna, como já discutido anteriormente pode estar dificultando a construção da ideia da existência de espaços vazios, que segundo Adadan, et al., 2010, é uma ideia contra intuitiva. Em seus estudos a autora encontrou que os alunos consideram existir entre as partículas das substâncias, ar, poeira etc., o que corrobora com os achados desta pesquisa. Para Pozo (2009), a concepção alternativa mais comum entre os alunos sobre a continuidade da matéria, no caso dos sólidos, é a de que não há, sequer espaços vazios entre as partículas. Talanquer (2009), argumenta que em vários níveis de escolaridade os alunos não creem na ideia de espaços vazios, atribuindo propriedades macroscópicas às partículas, tais como, ideias ligadas a expansão das mesmas. A aluna A, também apresentou concepções alternativas, quando comentou que as partículas poderiam crescer e ocupar espaços vazios se esses existissem, como visto na Figura 37 (4º período).
A aluna não construiu a ideia do movimento intrínseco das partículas e associou o movimento das mesmas a fatores como, variação de temperatura, ar, vento, bolhas e até mesmo, usou concepções animistas, como o envelhecimento das partículas, motivo pelo qual elas deixariam de se movimentar, como se verificou na Figura 37. Não houve, durante os períodos manifestação pela aluna de ideias sobre o movimento das partículas subatômicas, ideias estas, importantes para explicar alguns fenômenos físicos, tais como: dilatação, mudanças de estado físico, compressão e expansão de gases, osmose.
Segundo Treagust et al. (2009) para facilitar a melhor compreensão sobre as ideias de movimento das partículas os alunos deveriam ser expostos a uma série de experiências em contextos diferentes e discutir em grupos as experiências relevantes observadas em termos de partículas. Sugerem esses
autores, a utilização no ensino, de estratégias que incluam modelos, analogias e simulações computacionais.
Diante desta análise, com foco nos conceitos da 1ª dimensão, os modelos explicativos da aluna foram classificados em níveis de compreensão, considerando os dados das entrevistas e os depreendidos dos mapas cognitivos. Assim, na Tabela 1 são indicados os níveis de compreensão alcançados pela aluna, por conceito e por dimensão, ao longo do estudo longitudinal.
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Tabela 1 - Nível de Compreensão da Aluna “A” - 1ª Dimensão de Análise
1ª Dimensão Natureza da Matéria Conceitos Explorados
Fases da Coleta de Dados 1º Período 2º Período 3º Período 4º Período 5º Período Pré- teste Entrevistas Pós- teste 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª M o d el o s E xp lic at iv o s em N ív el S u b m ic ro sc ó p ic o
Crenças da natureza corpuscular da matéria. 1,0 1,0 2,0 2,0 2,0 1,0 1,0
Modelos representativos para o átomo. 3,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 3,0
Reconhecimento do núcleo do átomo. 2,0 2,0 2,0 1,0 2,0 2,0 2,0
Reconhecimento da eletrosfera e do elétron. 2,0 1.0 2,0 1,0 3,0 2,0 2,0
Ideias sobre a existência de espaços vazios entre as partículas. 2,0 2,0 2,0 2,0 3,0 2,0 2,0 Ideia sobre a existência de movimento entre as partículas. 2,0 1,0 2,0 2,0 2,0 1,0 2,0
Nível de Compreensão na Dimensão por Período 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
Na sequência, no Quadro 38 apresenta-se a visão panorâmica do nível de compreensão da aluna na dimensão de análise em cada período ao longo do estudo. Esse quadro possibilitou uma visão geral do desenvolvimento de seus modelos explicativos por período.
Quadro 38 - Níveis de compreensão da aluna “A” por períodos - 1ª dimensão de análise Nível de Compreensão Nível de Adequação 2012 2012 2013 2014 2014 Pré -
Teste ENTREVISTAS teste Pós-
1º