RESULTADOS DA AVALIAÇÃO DE MEMÓRIA À LONGO PRAZO

Pesquisas apontam que manusear modelos concretos, pode além de auxiliar no desenvolvimento de habilidades espaciais, ajudar na retenção de informações na memória por um tempo mais prolongado. Assim, resolveu-se aplicar uma avaliação duas semanas depois, para testar seus conhecimentos à longo prazo. Participaram 35 alunos, que será considerado o universo total para análise desta avaliação. Os alunos que não compareceram nesse dia foram:

A3, A19, A30, A31 e A39. Para isso foram trabalhadas quatro questões, divididas em duas partes. A parte 01 apresentava as duas questões a seguir:

Na questão 01, foram fornecidas fórmulas estruturais, com representações em forma de traço cunha, a fim de destacar a tridimensionalidade da molécula. As respostas dos alunos mostraram os seguintes resultados: dos que acertaram, 30 sujeitos (85,7%) identificaram a molécula NH3 como polar; 24 sujeitos (68,6%) reconheceram a molécula H2O como polar; e

14 sujeitos (40%) reconheceram ClF3 como polar. Os estudantes que não atingiram o objetivo

de classificar as moléculas quanto a polaridade foram os seguintes: 5 sujeitos (14,3%) assumiram que NH3 é apolar; 11 sujeitos (28,6%) que H2O é apolar; e 21 sujeitos (57%) que

ClF3 é apolar. Com relação à molécula da água (H2O) e do trifluoreto de cloro (ClF3) apenas 1

sujeito (2,8%) deixou em branco em cada uma delas.

Na questão 02, as representações fornecidas aos alunos continham átomos em forma de esferas, com tamanhos e cores diferentes, procurando ressaltar sua identidade entre si e entre os pares de elétrons livres. Não foi fornecida a representação simbólica. As ligações estavam distribuídas espacialmente, para tornar mais visível a tridimensionalidade da estrutura. Nessa questão, buscou-se saber se o aluno diferenciava arranjo, de geometria molecular. Também se era capaz de identificar a hibridização das duas moléculas da

Parte 01

Q1) Informe se as moléculas são polares ou apolares:

a) _________________ b) _________________ c) _________________

Q2) Qual é o arranjo, a geometria e a hibridização das moléculas abaixo? (I) (II) _{Geometria (I):______________}

Arranjo (I):________________ Hibridização (I):____________ Geometria (II):_____________ Arranjo (II): _______________ Hibridização (II):____________ A) B) C)

ilustração. O resultado é mostrado a seguir: Os acertos quanto à geometria foram: (i) PF4 (gangorra) – 19 (54,3%) sujeitos; (ii) NH3 (piramidal) – 18 (51,3%) sujeitos. Os acertos quanto ao arranjo foram: (i) PF4 (bipirâmide trigonal) – 16 (45,7%) sujeitos; (ii) NH3 (tetraédrico) – 13 (37,1%) sujeitos. Com relação à hibridização obteve-se: (i) PF4 (sp3d) – 22 (62,8%) sujeitos; (ii) NH3 (sp3) – 16(45,7%) sujeitos.

Os erros com relação a esses itens foram os seguintes: quanto a geometria: (i) PF4 (gangorra) – 12 (34,3%) sujeitos; (ii) NH3 – 13 (37,2%) sujeitos. Quanto ao arranjo foram: (i) PF4 – 16 (45,7%) sujeitos; (ii) NH3 – 13 (37,1%) sujeitos. Com relação à hibridização obteve-se: (i) PF4 – 10 (28,6%) sujeitos; (ii) NH3 – 15(42,9%) sujeitos. Os alunos que não opinaram ou deixaram em branco, foram: A10, A11, A17 e A33 nas geometrias das duas estruturas; A10 e A17 nos dois arranjos; A11 no arranjo de NH3 e A10, A11 e A17, na

hibridização das duas estruturas. A33 deixou apenas a hibridização de NH3 em branco. Pode-

se perceber que os alunos apresentaram uma boa retenção de informações, raciocinando com as representações apresentadas.

A segunda parte, também com duas questões, apresentava uma questão conceitual e outra para ser resolvida de forma prática como se segue.

As respostas dos alunos na questão 01 foram consideradas certas ou erradas. Não foram utilizadas escalas de acerto ou erro nessa questão. Porém, foram feitas algumas considerações. Consideraram-se onze (11 ou 31,4%) respostas corretas e dezesseis (16 ou 45,7%) erradas. Oito (8 ou 22,9%) sujeitos da pesquisa deixaram em branco. As questões consideradas erradas apresentavam respostas semelhantes a esta: “Porque o PF3 tem massa molar menor que o

PCl3”. Os estudantes com respostas equivalentes são estes: A1, A2, A4, A6, A7, A9, A12,

A15, A21, A22, A26, A27, A33, A35, A36, A38. Para ilustrar, foram citadas algumas das respostas dos alunos, que podem ser comparadas entre si.

PARTE 02

Utilize os dados seguintes para responder a questão. Eletronegatividade: F = 4,0; Cl = 3,2; P = 2,2; H = 2,2.

Algumas características das moléculas do PF3, PCl3 e PHF2:

Molécula Estado de agregação

Massa molar Temperatura de ebulição (TE)

PF3 líquido 88 (g.mol-1) 101,8°C

PCl3 líquido 137,5 (g.mol-1) 76,1°C

PHF2 gasoso 70 (g.mol-1) - 65°C

Q 01) Com suas palavras, proponha uma explicação para o fato do PF3 ter maior TE que

 A7 “Porque ele tem massa molar menor”

 A21 “porque a massa molar quanto maior, menor é a temperatura de ebulição”  A33 “quanto mais é menor sua massa, mais TE é maior”

Por outro lado, consideraram-se como correta, respostas como a do A28: “por que substâncias mais polares têm maior interação intermolecular e consequentemente maior temperatura de ebulição”. Os alunos que responderam de forma análoga foram A5, A8, A11, A13, A14, A20, A23, A24, A28, A32 e A40. Devem-se fazer algumas considerações sobre as respostas analisadas como corretas. Observe por exemplo, as respostas de A5, A8 e A14.

 A5 “Por que sua eletronegatividade é menor”

 A8 “O primeiro (PF3) tem maior eletronegatividade”

 A14 “O primeiro tem maior eletronegatividade do que o segundo”

Respostas semelhantes a essas, ou próximas, foram consideradas corretas, pois se admitiu que os alunos estivessem em processo de formação conceitual. Porém alguns equívocos são evidenciados em suas respostas, mesmo quando se referem à eletronegatividade. Por exemplo: eles não falaram de um saldo residual, como diferença de eletronegatividade entre os átomos gerando um dipolo, que podem se anular totalmente ou parcialmente. Apresentaram respostas de forma genérica, onde aparecem expressões como “molécula mais polar” ou “menos polar”. Portanto, para essa análise, desconsiderou-se um pouco o rigor científico, e foi contabilizado entre as corretas, respostas como de A14, na qual “O primeiro” se refere (está no lugar de) ao PF3,“com maior eletronegatividade” como sendo

(está no lugar de) maior diferença de eletronegatividade e o “segundo” como sendo (está no lugar de) o PCl3, com diferença de eletronegatividade menor. Como o F e Cl pertencem à

mesma família da Tabela Periódica, e o elemento central é o mesmo, o fósforo (P), ambas as moléculas terão a mesma geometria espacial. E aqui, embora o PCl3 tenha maior massa molar

(137,5 g.mol-1) que PF3 (88 g.mol-1), prevalece a diferença de eletronegatividade do PCl3 em

relação à do PF3.

A questão 02, da segunda parte tinha objetivos para serem desenvolvidos de forma prática. A proposta era aprender fazendo. A BNCC (2018, p. 13) valoriza o fato de que os alunos devem “aprender a fazer”, como competência para resolver problemas da vida cotidiana. Além disso, orienta o desenvolvimento de currículos que valorizem entre outras propostas, a seleção, produção, aplicação e avaliação de recursos didáticos, “[...] para apoiar o processo de ensino e aprendizagem” (BRASIL, 2018, p. 17). Desse modo, essa questão pedia para o aluno montar duas estruturas moleculares 3D de origami, adaptadas do livro molecular

origami (HANSON, 1995). As moléculas eram PF3 e PHF2. Cada aluno recebeu cópias em

papel, recortadas, e deveriam dobar e prender com clipes. Também receberam um marcador de ângulo e um transferidor, para ser usados à exemplo da Figura 14. Depois de montar a estrutura deveriam responder os itens, conforme descrito no enunciado.

Nessa questão (Q2), os resultados são os que se seguem: em (i) o aluno deveria montar a estrutura, dobrando e prendendo a parte indicada com um clipe (ou colar, se preferisse). Na tarefa, que envolvia coordenação motora, respeitou-se o tempo de cada um e habilidades de interpretação (intelectual) e prática (motora). Todos os sujeitos (100%) realizaram essa tarefa, conforme se vê na figura 15.

Figura 15 – (a) Bases de origami do PF3 e PHF2 e (b) aluno em atividade

Q02) São dados as seguintes bases para você construir as moléculas do PF3 e PHF2:

Monte-as seguido as seguintes convenções para dobar o papel:

02. Utilize os módulos recortados em anexo para fazer o que se pede:

i. Cole as partes indicadas nas bases ou use um clip. ii. Qual é a geometria das moléculas PF3 e PHF2?

iii. No PF3, quais são os valores dos ângulos F – P – F?

iv. No PHF2, quais são os ângulos formados entre F – P – F

e entre F – P – H?

v. Use o espaço ao lado para desenhar a molécula do PF3 da

forma que você acha que ela fica melhor representada.

Fonte: Autoria própria

No item (ii), pediu-se para o aluno identificar a geometria das duas estruturas de origami. Ele deveria utilizar a percepção visual sobre as estruturas 3D do PF3 e PHF2 e

informar que suas geometrias eram piramidais. 18 sujeitos acertaram, 13 sujeitos erraram e 4 deixaram em branco. No item (iii) da questão 02, o desafio era determinar de forma prática, os ângulos da estrutura PF3 (F – P – F) cujo valor era 96,3°. Era esperada uma estimativa

aproximada, pois o material não era de precisão. Foram consideradas corretas, variações para mais (limite máximo, 100°) e para menos (limite mínimo, 95°). Nestas, foram encontrados valores de 96°, 98° e 100°. Assim, 29 sujeitos acertaram, 3 erraram e 3 deixaram em branco. No item (iv), o mesmo foi pedido para os ângulos de F – P – F (99°) e de F – P – H (96,3°) do PHF2. Foram obtidos os seguintes resultados: no F – P – F, 30 sujeitos acertaram, 2 sujeitos

erraram e 3 deixaram em branco, no F – P – H, 24 acertaram, 5 erraram e 6 deixaram em branco.

No item (v) pediu-se que os alunos desenhassem as estruturas, com a representação que eles achassem mais conveniente, e conforme sua capacidade de representação. De acordo com Carlisle, Tyson e Nieswandt (2015), existem habilidades representacionais que são fundamentais para aqueles estudantes que desejam se tornar químicos ou compreender bem essa ciência. Eles destacam a capacidade de criar representações precisas e a capacidade de analisar características de representações. No entanto, admitem, que a capacidade representacional será melhor desenvolvida, se o estudante trabalhar com diferentes representações. Portanto, considerando esses relatos, resolveu-se analisar as representações desses alunos, conforme sua capacidade de internalizar suas observações sobre as estruturas 3D de papel.

Os resultados foram apresentados em um quadro, classificando os desenhos nas seguintes categorias: (1) O desenho está representado em 3D ou na forma plana; (2) Está representado com símbolo ou sem símbolo; (3) Representou os átomos com esferas (ou círculos); (4) Indicou os elétrons livres (não ligantes) nas representações; (5) A forma estrutural em piramidal, trigonal, em forma de T e angular. Essas são algumas características que foram observadas e registradas para discussão. Na avaliação dos resultados, não se considerou os aspectos convencionais como critério na categorização, visto que, ficou claro para o aluno que ele tinha liberdade para escolher como iria representar as características da matéria que estava manipulando. Assim, foi observado como ele direcionou no papel, os traços que representava as ligações. Coube ao pesquisador procurar entender se aquela representação era plana ou 3D para o aluno. Dos 35 sujeitos que fizeram a avaliação, apenas o

A25 não desenhou a estrutura. Os resultados apresentando as categorias citadas podem ser observados no quadro 12, com as respectivas legendas apresentadas abaixo dela:

Quadro 12 – Categoria das representações dos alunos para a estrutura de origami do PF3

CATEGORIAS REPRESENTAÇÃO

3D PLANA

COM SÍMBOLO SEM SÍMBOLO COM SÍMBOLO SEM SÍMBOLO

A AE EL A AE EL A AE EL A AE EL A2 X -- A33 X -- A1 -- -- A10 -- -- A4 -- X A5 X -- A6 X -- A7 -- -- A8 -- -- A12 -- -- A9 -- X A13 X -- A11 -- -- A16 -- -- A14 X -- A18 X -- A15 -- -- A20 -- -- A17 X -- A21 -- -- A19 -- -- A23 -- -- A24 X -- A26 -- -- A27 -- X A28 -- -- A32 X -- A35 -- -- A34 X -- A37 -- -- A36 X X A40 -- -- A38 X -- A22 -- --

Fonte: Autoria própria

LEGENDA:

A=aluno; AE=átomo representado por esferas (ou círculos); EL=elétrons livres. Aluno com representação 3D piramidal

Aluno com representação plana trigonal Aluno com representação plana em T Aluno com representação plana angular

Desse modo, 17 sujeitos representaram a estrutura PF3 com noções de espacialidade

(3D). Desses 9 sujeitos utilizaram representação de átomos esféricos e 4 sujeitos representaram os elétrons livres. A forma da estrutura era piramidal. Um dos sujeitos não utilizou símbolos, mas representou os átomos como esféricos, variando no tamanho. Os átomos periféricos (F) foram desenhados menores que o átomo central (P). Também 17 sujeitos optaram pela representação plana. Sendo que desses, 12 sujeitos desenharam as ligações distribuídas na forma trigonal. 3 deles (A5, A13 e A18) desenharam o átomo como esferas e 1 sujeito (10) não colocou os símbolos dos elementos. Ainda na representação plana,

3 sujeitos desenharam em T (A20, A37 e A40) e 1 sujeito (A22) na forma angular, porque esqueceu de representar um dos átomos de flúor (F).

Embora os alunos que representaram suas moléculas de forma 3D não tenham utilizado com precisão algumas das formas convencionais aceitas pela comunidade científica, eles externaram no papel a forma como construíram essa imagem em sua mente. Desse modo, procuraram representar da forma mais próxima de sua interpretação visual. Em seguida são apresentadas algumas das representações consideradas 3D ou planas pelo pesquisador. Nessa classificação, levou-se em conta o esforço do aluno e intenção em desenhar conforme sua capacidade e limitações. Com treinamento, pode-se melhorar a capacidade representacional desses alunos. Foram selecionadas algumas dessas representações e apresentadas na figura 16.

Figura 16 – Desenhos dos alunos em representação: (a) 3D e (b) plana

Fonte: Autoria própria

Os alunos apresentaram autonomia ao representarem suas estruturas. Sendo que parte deles preferiu trabalhar com o aspecto simbólico da química, enquanto outros apenas em representações icônicas. Também se encontram desenhos com aspectos icônicos e simbólicos. Por fim, os resultados mostram que eles adquiriram bom desempenho, e retiveram boa parte do conhecimento adquirido nas aulas com o material didático.

(a)

6 CONCLUSÃO

A semiótica na aprendizagem é evidenciada na formação de construtos científicos pela mediação de instrumentos, como materiais didáticos, que devem ser testados para verificar sua aplicabilidade nesse processo. Desse modo, o aspecto submicroscópico da química, passa a ser melhor compreendido quando se utiliza modelos concretos. Confirmou- se após análise dos resultados, que estes podem ajudar o aluno a transitar entre os diferentes níveis representacionais, na visualização das formas 3D e a raciocinar sobre diferentes representações convencionais.

Durante todo o processo da pesquisa em sala, percebeu-se uma participação ativa dos alunos nas atividades propostas, nas discussões e resolução dos exercícios. Nem sempre foi fácil conseguir a atenção de todos, mas com esforço, e com o trabalho desenvolvido em grupo, surgiu uma maior troca de experiência, na qual, todos tiveram ganho na aprendizagem. Ao incentivar os alunos a manipular modelos, fazer desenhos das moléculas, resolver questões com diferentes representações, percebeu-se que o desenvolvimento da temática geometria molecular ocorreu de forma satisfatória.

Alguns estudantes conseguiram assimilar o tema selecionado, mais do que outros. Porém é preciso considerar o desenvolvimento cognitivo de cada um e a afinidade com a disciplina de química, que não são os mesmos para todos. Mesmo assim, foi possivel perceber o interesse pelas atividades que foram trabalhadas em sala. O bom desempenho desses alunos também ficou evidenciados nos resultados das avaliações. Outro fator importante é a motivação percebida em suas palavras, que torna-se em motivação para o pesquisador.

Esse aspecto da aprendizagem, foi verificado após a aplicação da metodologia em que se utilisou as pranchetas de origami arquitetônico. Constatou-se isso na fala alunos, como se vê: “porque as pranchetas ensinou de um jeito dinâmico e com clareza”. Outro se posiciona da seguinte forma: “comecei a perceber que a química não é tão difícil o quanto parece ser”. Isso significa que os alunos necessitam de uma linguagem que lhe seja clara e objetiva. Como os conhecimentos científicos dependem de uma linguagem que é própria de cada ciência, nesse sentido todo recurso que possa facilitar a aprendizagem do aluno, como ao elaboração de um material didático concreto, lúdico e dinâmico, pode se tornar inovador. Para isso, sua aplicação deve ser bem planejada e executada pedagogicamente.

No sistema público de ensino, poucas aulas são destinadas ao ensino de química. E o fator tempo, também faz parte do processo de aprendizagem para que o aluno possa internalizar os conteúdos trabalhados em sala. Na escola estadual, onde foi efetivada esta

pesquisa, são disponibilizadas apenas 2 horas/aulas semanais para essa disciplina. O professor, na maioria das vezes, não dispõe de tempo para desenvolver uma aula diferenciada e apoiada em outros recursos pedagógicos, como a criação de materiais didáticos ou desenvolvimento de novas metodologias.

Assim, para que outros professores possam utilizar ou reproduzir as pranchetas de origami arquitetônico com moléculas 3D, é necessário apresentar determinadas habilidades motoras. Porém com um pouco de paciência, dedicação e criatividade, poderão organizar um material semelhante. No apêndice desta dissertação, encontra-se incentivo e dicas para montar uma prancheta com arranjo tetraédrico. No portfólio do Produto Educacional, foi disponibilizado o desenho da base desse arranjo espacial, desenvolvida para este trabalho, tornando mais fácil a sua confecção de forma artesanal. As etapas das demais formas geométricas ficam reservadas às futuras publicações.

Com a aplicação desse material didático, percebeu-se, a partir dos resultados do questionário de satisfação, que a maioria, ou todos os alunos, confirmaram que sua utilização contribuiu para a aprendizagem dos mesmos. Desse modo, os objetivos propostos foram alcançados e os questionamentos iniciais dessa pesquisa foram respondidos. Portanto, os modelos 3D de origami arquitetônico podem ser agregados ao ensino de química no Ensino Médio e utilizados como recurso didático na compreensão de conceitos de geometria molecular.

Evidenciou-se também que pranchetas de origami arquitetônico auxiliaram os alunos a transitar nos três níveis representacionais: macro, micro e representacional. Quando se utilizou representações para as moléculas com suas geometrias e para aspectos fenomenológicos, como temperatura de ebulição e polaridade, os alunos confirmaram que utilização de modelos 3D das pranchetas possibilitou uma melhor visualização da geometria molecular e ajudou no entendimento de algumas propriedades das moléculas.

Assim, o desenvolvimento e aplicação deste produto educacional trouxeram contribuição para a formação de conceitos e de novos conhecimentos sobre geometria molecular. Permitiu ainda a utilização de um novo material e consequentemente de uma nova prática e metodologia de ensino, que somado ao método tradicional constituiu-se numa alternativa de trabalho para desenvolver no aluno: habilidades de visualização para interpretar de forma correta as diferentes representações moleculares.

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