INTRODUÇÃO 3
DESCRIÇÃO RESUMIDA DO MÓDULO DIDÁTICO 7
UNIDADE 1 - A CIÊNCIA QUÍMICA E OS MATERIAIS 13
Questões problematizadoras (QP1 e QP2) 14
UNIDADE 2 - CARACTERIZANDO MATERIAIS E SUBSTÂNCIAS 17
Por que alguns materiais conduzem eletricidade e outros não? 17
Caracterizando materiais e substâncias 22
Investigando a estrutura das substâncias 26
Estudo dirigido 1 (ED1) 27
UNIDADE 3 - COMO SE LIGAM OS ÁTOMOS E AS MOLÉCULA 31
O que acontece se utilizarmos um martelo para moldar diferentes sólidos? 31
Estudo dirigido 2 (ED2) 38
UNIDADE 4 - METAIS E SUAS PROPRIEDADES 40
Metais – De onde vêm? Para onde vão? 40
Livro paradidático - Minerais, minérios, metais: De onde vêm? Para onde vão? 41
Estudo dirigido 3 (ED3) – Livro paradidático 43
Por que na construção de pontes, edifícios e estradas de ferro utiliza-se “folgas”,
chamadas de juntas? 45
Combustão de uma fita de magnésio 50
Corrosão de metais: uma oxidação indesejada 51
Como proteger os cascos de navios contra a corrosão? 53
Vídeo educativo “Ferrugem” 54
Estudo dirigido 3 (ED3) – Vídeo educativo 58
Metais – Produzindo energia 59
Como é possível fazer um relógio funcionar com água da torneira? 59
Como funciona um motor elétrico? 66
CONSIDAÇÕES FINAIS 74
REFERÊNCIAS 75
APÊNDICE 78
1. Ligação metálica 79
ANEXO 88
INTRODUÇÃO
A importância dos diferentes materiais na vida contemporânea revela-se tão grande quanto a lista dos seus usos e aplicações. Entender como se desenvolvem esses novos materiais pode assegurar aos estudantes a possibilidade de julgar com fundamentos informações advindas da mídia, da tradição cultural e da própria escola e a tomar decisões autonomamente, enquanto indivíduos e cidadãos. Logo, tem grande relevância o estudo dos diversos tipos de interações existentes entre os constituintes das substâncias que compõem estes materiais.
No atual contexto social, tecnológico e ambiental, pode-se dizer que o estudo das ligações químicas é altamente necessário, visto que as propriedades físico-químicas das diferentes substâncias dependem da organização dos seus átomos e, portanto, da natureza de suas ligações. Este conteúdo, considerado um dos temas mais importantes da Química, é de abordagem complexa no processo ensino-aprendizagem. As pesquisas realizadas sobre esse tema e nossa experiência com o ensino superior e com o ensino médio apontam a dificuldade de abordagem por parte dos professores e de compreensão por parte dos alunos do conteúdo de ligação química, especialmente, a ligação metálica.
Para o Ensino Médio, a compreensão das interações químicas e do relacionamento com as propriedades das substâncias perpassa o nível sensorial, pois exige do estudante que seja capaz de promover a passagem da observação para a formulação de modelos. Logo, a complexidade desse conhecimento científico encontra-se na necessidade de elaborações abstratas pelo aluno, tendo grande potencial para gerar concepções equivocadas sobre ligações químicas.
Em parte, as dificuldades identificadas podem estar associadas ao fato desse conteúdo químico ser abordado quase sempre de forma teórica no Ensino Médio. Além disso, é notória a falta de material didático de ligações químicas, que mostre a relevância desse conteúdo para a compreensão das propriedades e comportamento das substâncias e materiais, e, ao mesmo tempo, consiga de forma didática, apresentar um conteúdo que exige um certo nível de abstração por parte dos alunos.
A compreensão equivocada sobre o conteúdo em questão também pode estar relacionada a simplificações e possíveis abordagens inadequadas dos livros didáticos durante a apresentação desse conteúdo, sobretudo com relação ao modelo de ligação metálica.
O contexto apresentado sinaliza a necessidade de se consolidar a construção de um conhecimento escolar sólido junto ao aluno, buscando uma aproximação entre o conhecimento científico e o conhecimento cotidiano a partir de uma abordagem metodológica interdisciplinar, diversificada e de modo a não dissociar teoria-experimento durante o processo ensino-aprendizagem.
Para superar as críticas e as dificuldades encontradas para o ensino-aprendizagem do conteúdo de ligações químicas, em parte relacionada à necessidade de abstração pelos alunos, vimos na metodologia da experimentação investigativa a possibilidade de desenvolver um conjunto de conceitos científicos, mediante o uso de diferentes estratégias didáticas.
Para superar as limitações apresentadas no uso da experimentação e dar novo significado as atividades experimentais, buscamos ampliar a diversidade dos espaços em que essas podem ser realizadas. Para tal, acreditamos que o desenvolvimento de uma atividade experimental pode ocorrer no espaço escolar em uma “sala ambiente”. Entende-se por sala ambiente um espaço multifuncional em que as abordagens atuais previstas para o ensino de Ciências e a variedade de atividades possam ser realizadas, por exemplo: aulas expositivas, discussões em grupo, seminários, atividades lúdicas, projeções de filmes e vídeos, simulações em computadores, experimentação demonstrativa-investigativa etc. Todas essas modalidades vêm sendo citada pela literatura como alternativa possível às aulas práticas anteriormente compreendidas como experimentação.
Para esse tipo de proposta metodológica priorizam-se as atividades experimentais mais abertas e de natureza investigativa, conduzidas pelo professor na própria sala de aula, baseadas na discussão e no diálogo, de forma a não desvincular os conceitos teóricos do fenômeno a ser demonstrado.
A partir dessa perspectiva, produzimos este módulo didático como material de apoio ao professor em sala de aula com maior ênfase em ligação metálica, contemplando principalmente atividades experimentais demonstrativas-investigativas, com enfoque nas relações entre Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS) e abordagens de problemas ambientais (Educação Ambiental - EA). Este tipo de atividade prevê maior participação e interação dos alunos entre si e com os professores em sala de aula, possibilitando o levantamento de concepções prévias dos alunos, a valorização de um ensino por investigação bem como a aprendizagem de valores e atitudes além dos conteúdos.
Para conduzir a atividade experimental em sala de aula, recomenda-se que o professor deve contemplar seis passos fundamentais, a saber:
1. formulação de uma pergunta inicial que desperte a curiosidade e o interesse dos alunos;
2. observação macroscópica do fenômeno;
3. interpretação microscópica, de acordo com as teorias científicas que expliquem o fenômeno estudado;
4. inserção de aspectos históricos sobre a teoria científica, para auxiliar a compreensão dos alunos;
5. expressão representacional, que emprega a linguagem química, física ou matemática para representar o fenômeno;
6. fechamento da aula, que consiste em responder à pergunta inicial, incluindo a interface Ciência-Tecnologia-Sociedade-Ambiente – CTSA e a avaliação da aprendizagem. Para uma atividade caracterizar-se como demonstrativa-investigativa, não quer dizer que ela tenha que concretizar todas as etapas sugeridas acima. Essas servem de apoio e orientação ao professor na realização dos experimentos em sala de aula.
Neste tipo de abordagem, os fenômenos são observados e o aluno poderá, sob orientação docente, refutar suas ideias de senso comum e relacioná-los com uma teoria, acrescentando à sua estrutura cognitiva noções do conhecimento científico (relação teoria- experimento). Em cada etapa, deve-se procurar privilegiar mais o questionamento e a reflexão dos alunos do que propriamente a manipulação de materiais e/ou a montagem de equipamentos. Assim, mais importante que realizar o experimento é promover a discussão entre os alunos, articulando os três níveis do conhecimento químico (observação macroscópica, interpretação microscópica e a expressão representacional). A inserção da abordagem Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS) e Educação Ambiental (EA) podem contribuir para a discussão sobre avanços e limitações do desenvolvimento tecnológico no contexto social, além de possibilitar a exploração das consequências de possíveis impactos ambientais.
As pesquisas atuais da área de ensino de Química defendem que o processo ensino- aprendizagem precisa aproximar-se do cotidiano, de forma problematizadora. Essa aproximação é para dar significação ao conhecimento científico, ou seja, estimular o sujeito a querer compreender os saberes cotidianos sob a ótica da ciência, possibilitando-o um olhar diferenciado. A utilização da abordagem contextualizada, viabilizando a presença dos temas históricos, sociais, tecnológicos e ambientais pode contribuir para que os alunos desenvolvam
a capacidade de questionar as alternativas propostas pela ciência para resolução de problemas dessas esferas.
Este Módulo Didático (MD) está dividido em quatro unidades:
• Unidade 1 – A ciência Química e os materiais;
• Unidade 2 – Caracterizando materiais e substâncias;
• Unidade 3 – Como se ligam os átomos e as moléculas;
• Unidade 4 – Metais e suas propriedades.
Para a estruturação dessas unidades, que juntas formam o módulo didático, foram ordenadas e articuladas diferentes atividades didáticas. Praticamente em todas as atividades são contemplados conteúdos conceituais, procedimentais e atitudinais. Os conteúdos químicos contemplados neste módulo tratam sobre: a matéria e os materiais; as substâncias iônica, molecular, covalente e metálica; as ligações iônica, covalente e metálica; os metais e as propriedades dos materiais metálicos.
Para abordar tais conteúdos diversas estratégias e recursos didáticos foram utilizadas de acordo com as necessidades educacionais pretendidas, como: questões problematizadoras; atividades experimentais demonstrativas-investigativas; livro didático; livro paradidático e vídeo educativo.