Há vários tipos de programas destinados ao ensino de química, dentre eles, as simulações chamam a atenção, pois podem apresentar aos alunos fenômenos que não podem ser visualizados, pela dimensão das partículas envolvidas e/ou pela velocidade com que esses fenômenos ocorram. Mas antes de direcionar nossa atenção para as simulações, abordaremos outros tipos de programas educacionais.
Vieira (1997) classificou, em doze categorias, os programas educacionais publicados em dois periódicos entre 1977 e 1994 no Journal of Chemical Education (JCE) e entre 1978 e 1994 na revista Química Nova (QN). Foram encontrados 532 Programas Educacionais para o Ensino de Química (PEQ), sendo 488 no JCE e 44 na revista QN.
Apenas para resumir, três categorias classificadas por Vieira (1997) serão, neste trabalho, reunidas em apenas uma, portanto, apresentaremos apenas dez classes.
1) Aquisição de dados: Programas que coletam e/ou analisam instrumentos de laboratório, como por exemplo: medidores de pH, especfotômetros, etc. Esses programas podem ser utilizados também na automatização de processos analíticos além de oferecerem, entre outros recursos, a análise estatística dos dados.
2) Cálculo computacional: Esses programas fazem a ponte entre os modelos matemáticos, relações matemáticas entre propriedades físicas, e os dados experimentais; assim, podem ser utilizados para cálculos de pH, propriedades termodinâmicas, equilíbrio químico e etc., e na construção de tabelas e gráficos.
Programas como esses podem ser construídos em planilhas de cálculos: Excell, Lótus, etc., ou em linguagem de programação: Pascal, C++, Visual Basic, Delphi e etc.
Através de um programa desses é possível calcular a pressão de uma amostra gasosa, apenas inserindo informações como quantidade de matéria, temperatura e volume. A precisão alcançada, em relação ao observado na natureza, dependerá do modelo matemático utilizado; pode-se definir que o programa utilize a equação de estado dos gases ideais (eq. 1) ou a equação de van der Waals (eq. 2). Para usar a segunda será necessário indicar, ao programa, qual o gás está presente na amostra.
V
nRT
p=
(eq. 1) 2V
n
a
-
nb
-
V
nRT
p
=
(eq. 2) Onde: p = Pressão n = Quantidade de matéria R = Constante dos Gases T = Temperatura absoluta V = Volumea e b = Coeficientes de van der Walls
3) Exercício e prática: Programas desse tipo apresentam exercícios para serem resolvidos pelo aluno. Alguns podem até apresentar o conteúdo a ser aprendido pelo aluno e a resposta do aluno é corrigida instantaneamente.
São programas simples de manipular e de serem criados, talvez por isso haja alguns problemas em sua utilização. Os que criticam essa classe de programa afirmam que são muito limitados no seu método pedagógico (estímulo- resposta-reforço); os defensores afirmam que sua eficiência está ligada ao criador do programa, ele deve ser escrito por professores com experiência na prática educacional e na linguagem de programação. Professores sem experiência em programação não conseguirão fazer o programa ou o farão de forma limitada, enquanto que professores sem prática educacional conseguirão fazer o programa, mas não saberão o que colocar no nele!
4) Jogo computacional: Nos jogos computacionais de ensino de química, o conteúdo é transmitido de forma lúdica ou então podem motivar o aluno a procurar aprender determinados assuntos de química. Vieira (1997) cita: “são três as características que tornam um programa deste tipo bem sucedido e motivador aos jovens usuários: desafio, fantasia e curiosidade”.
Esses programas são mais elaborados, necessitando de domínio na linguagem de computação ou utilização de programas específicos para a construção de jogos; alguns necessitam de adaptações porque não são desenvolvidos para o ensino.
5) Simulação: Essa classe pode ser dividida em: (1) Simulação simples (analógica), uma experiência ou ensaio em que os modelos se comportam de maneira análoga à realidade; (2) Simulação com previsão (digital), uma experiência ou ensaio que consiste de uma série de cálculos numéricos e escolha de decisões entre opções limitadas, realizadas segundo um conjunto de regras, ou modelos, predeterminados.
Um exemplo de simulação possível é a titulação de uma solução alcalina, que pode ser utilizada para treinar o aluno nesta prática experimental. Uma simulação digital pode ser muito semelhante ao processo real, tornando possível uma interatividade com o programa simulando, como por exemplo, a manipulação de equipamentos e vidrarias (buretas, balanças e etc). O programa pode permitir até que o usuário cometa erros experimentais, de propósito ou não, como por exemplo, perder o ponto de equivalência ou até mesmo de selecionar um indicador não apropriado.
6) Base de dados (BD)7: São programas destinados para armazenar e
recuperar informações; ela pode ser criada pelo próprio usuário através de programas apropriados (Access, por exemplo) ou por linguagem de programação. Dependendo do tipo de arquivo armazenado/recuperado, a base de dados pode ser classificada em: (1) BD simples, quando o arquivo tem apenas texto; (2) BD modelagem, quando o arquivo contém modelos (semelhantes aos descritos nas simulações) e (3) BD hipertexto e/ou multimídia, quando possuem arquivos com hipertexto e/ou arquivo áudio-visual.
7
Essa categoria é a união de três categorias classificadas por Vieira (1997), sendo elas: BD simples, BD modelagem e BD hipertexto.
7) Sistema especialista: “São programas de grande complexidade e custo, usados em diagnósticos e pesquisas”. Vieira (1997) também cita, como exemplo dessa classe, um programa útil para auxiliar alunos em adquirir conhecimentos úteis na separação de cátion, guiando o aluno de modo interativo.
8) Tutorial: Trata-se de programas construídos aos moldes da instrução programada acrescidos de alguns recursos de som e imagens, deixando-o mais dinâmico do que um livro texto e possibilitando uma maior interação do aluno.
Coburn et al (1988) afirma: “Parece que o perigo real no uso de tutoriais computadorizados reside em seu uso inadequado e não em seu uso. Mesmo os tutoriais mais limitados (...) podem constituir-se na tarefa perfeita”. Eles podem possibilitar a relação “um professor para um aluno” e permitem que o aluno aprenda em seu ritmo. (Coburn et al, apud Vieira, 1997).
9) Produção de gráficos e caracteres especiais: Surgira em uma época nas quais poucos programas realizavam a tarefa de construírem gráficos e caracteres especiais (símbolos matemáticos e químicos). Atualmente existem pacotes de programas que realizam essa atividade facilmente e por isso esta classe de PEQ deixou de ser usada no ensino de química.
10) Outros: Aqui estão uns poucos programas que não se
enquadraram em nenhuma categoria vista anteriormente. Entre eles Vieira (1997) cita uma programa de gerenciamento de laboratório de físico-química, um capaz de corrigir relatórios de práticas experimentais, outro para elaborar provas do tipo teste, etc.
Os gráficos apresentados nas figuras 2.3 e 2.4 mostram as porcentagens de cada classe encontrada nos periódicos, segundo Vieira (1997).
FIGURA 2.3 – Porcentagem das categorias encontradas no periódico Journal of Chemical Education.
FIGURA 2.4 – Porcentagem das categorias encontradas na revista Química Nova.
Fonte das figuras 2.3 e 2.4: Vieira, S. L. Contribuições e Limitações da Informática para a Educação Química. Guarapuava, UNICAMP & Universidade Estadual do Centro-Oeste do Paraná, 1997. Dissertação de Mestrado.
Utilizar o computador em sala de aula não é um dos objetivos proposto no início desse trabalho, por isso será necessário uma outra classificação para os
programas educativos destacados no início desta seção. Como veremos será possível perceber um novo grupo de simulações — as simulações conceituais.