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MESTRADO EM ENSINO DE FÍSICA E DE QUÍMICA NO 3º CICLO DO ENSINO BÁSICO E NO ENSINO SECUNDÁRIO
“Atividade Hands-On – a Pilha de Daniell e as Reações de Oxidação Redução”
Relatório de Estágio – Componente de Química
Orientador: Professor Doutor João Carlos de Matos Paiva
Junho 2020
José Jorge Cunha Cavadas
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Resumo:
Este trabalho baseia-se nas metodologias Hands-On e tem como objetivo colocar o aluno como protagonista da sua própria aprendizagem com supervisão do professor. A atividade experimental aqui apresentada é uma pilha de Daniell reprodutível em qualquer sala de aula, clube de ciência ou até em casa uma vez que utiliza materiais de baixo custo e reutilizáveis. Toda a atividade foi desenvolvida tendo em atenção a interdisciplinaridade e princípios para um desenvolvimento sustentável do planeta e enquadra-se nas Aprendizagens Essenciais dos curricula da Direção-Geral da Educação especificadas no capítulo 3 deste trabalho. Atendendo aos curricula em vigor em Portugal, está direcionada ao 11º ano e 12º ano de escolaridade pois é aqui que as reações de oxidação-redução são lecionadas. No entanto, a atividade foi projetada para ser apresentada na Escola Secundária Inês de Castro, no Dia da Ciência, inserida num conjunto de experiências que tem como objetivo cativar os alunos do ensino básico a prosseguir estudos na área da Química e da Física. De salientar que esta atividade foi projetada para ser apresentada por alunos do 10º ano de escolaridade depois de formação. Este relatório encontra-se dividido em seis partes, uma primeira, onde é feita a introdução, sucedendo-se uma segunda parte composta por um enquadramento teórico. Surge na terceira parte o enquadramento didático curricular da atividade e na quarta parte a prática em terreno escolar com a descrição da implementação da atividade na escola. Na quinta parte, apresento a conclusão deste meu projeto e por último, no sexto capítulo, apresento uma reflexão e projetos futuros com base nesta atividade.
Palavras-chave: reações químicas, oxidação-redução, eletricidade, tecnologia, clube de ciência.
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Índice
1. Introdução ... 4
2. Enquadramento teórico: Reações de Oxidação-Redução... 4
3. Enquadramento didático-curricular ... 9
3.1. Curricula no ensino básico... 9
3.1.1. 1º Ciclo (1º ao 4º ano) ... 9
3.1.2. 2º Ciclo (5º e 6º ano) ... 10
3.1.3. 3º Ciclo (7º ao 9º ano) ... 10
3.2. Curricula no ensino secundário ... 11
3.2.1. 10º Ano ... 11
3.2.2. 11º Ano ... 11
3.2.3. 12º Ano ... 12
4. Prática em terreno escolar ... 12
4.1. Contexto da atividade ... 12
4.2. Roteiro da Atividade Experimental – “Pilha de Daniell” ... 14
5. Conclusão ... 15
6. Reflexão autocrítica e projetos futuros ... 16
Referências Bibliográficas ... 18
Índice de figuras ... 19
Apêndices ... 20
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1. Introdução
A Ciência é sempre sobre qualquer coisa. O que significa que é tão discutível usar o trabalho experimental simplesmente para ilustrar conceitos como usá-lo para desenvolver competências em abstrato. Nos seus vários formatos, é um instrumento privilegiado que nos proporciona uma boa base de diálogo construtivo (Cachapuz, et al., 2004).
É necessário motivar os alunos, e a população em geral, para a necessidade de aprender, para que se envolvam na sua aprendizagem e dos seus filhos e que sejam capazes de inter-relacionar conceitos adquiridos com a assimilação de novas informações e sobre elas raciocinar.
Esta atividade experimental “Hands On - Pilha de Daniell e as Reações de Oxidação – Redução”
teve como base a abordagem do tema Oxidação-Redução (11º e 12º anos de escolaridade) contudo, pela sua simplicidade de execução, é facilmente integrada nos diversos curricula de ensino - até no ensino pré- escolar - como é apresentado no enquadramento didático-curricular (capítulo 3).
A importância concedida à alfabetização científica de todas as pessoas tem sido também ressaltada num grande número de trabalhos de investigação (Cachapuz, 2005) e partindo desta ideia, a atividade, além da sua função pedagógica junto dos alunos, pode ser levada por estes para as suas casas, associações recreativas ou até divulgada através das tecnologias de informação “on-line” que os jovens dominam.
Também esta atividade foi desenvolvida atendo aos princípios da Química Verde no ensino da química e com um compromisso por uma educação para a sustentabilidade. Esta preocupação é fruto das minhas aulas na disciplina de Educação para a Sustentabilidade e pelo alerta deixado pela professora encarregue do Módulo de Química. Assim, apenas são utilizados nesta atividade materiais reutilizáveis, reciclados e com baixas quantidades de reagentes não tóxicos. É objetivo do trabalho a passagem desta
“preocupação” de uma maneira informal aos alunos.
Todas as imagens não referenciadas são da minha autoria.
2. Enquadramento teórico: Reações de Oxidação- Redução
Uma reação de oxidação-redução é uma reação onde ocorre a transferência de eletrões entre os reagentes e é constituída por duas semi-reações: uma semi-reação de oxidação e uma semi-reação de redução. A semi-reação de oxidação é um processo que envolve perda de eletrões de um dos reagentes e, por sua vez, a semi-reação de redução é um processo que envolve o ganho de eletrões pelo outro reagente, ocorrendo assim a formação de, pelo menos, duas espécies químicas novas.
5 O estado de oxidação considera a carga elétrica das espécies químicas que intervêm nas reações de oxidação-redução. Este estado caracteriza-se através do número de oxidação.
O número de oxidação (n.o.) refere-se à carga que um átomo de um elemento teria numa molécula ou numa substância iónica se houver transferência completa de eletrões (CHANG, 1991).
Utilizam-se as seguintes regras para a atribuição de números de oxidação (CHANG, 1991):
1. Nos elementos livres (isto é, no estado não combinado), cada átomo tem um n.o. igual a zero.
2. Para iões monoatómicos o n.o é igual à carga do ião. Todos os metais alcalinos têm n.o. +1 e os metais alcalino-terrosos têm n.o. +2. O alumínio tem n.o. +3 em todos os seus compostos.
3. Na maioria dos compostos de oxigénio, o n.o. do oxigénio é -2, exceto nos peróxidos que é -1.
4. O n.o. do hidrogénio é +1, exceto quando está ligado a metais em compostos iónicos (hidretos) e o seu n.o. é -1.
5. O flúor tem um n.o. de -1 em todos os seus compostos. Os outros halogéneos têm n.o. negativos quando ocorrem como iões haletos nos seus compostos. Quando combinados com o oxigénio, por exemplo em oxoácidos e oxoaniões, têm números de oxidação positivos variáveis conforme o composto.
6. Numa molécula neutra, o somatório dos números de oxidação de todos os átomos tem que ser zero. Num ião poliatómico, o somatório dos números de oxidação de todos os elementos no ião tem de ser igual à carga total do ião.
Atendendo à variação do número de oxidação, pode definir-se a espécie oxidante e a espécie redutora. A espécie oxidante consiste numa espécie onde se verifica a diminuição do número de oxidação.
A espécie redutora consiste numa espécie onde se verifica o aumento do número de oxidação.
Logo, uma espécie química pode comportar-se como:
Oxidante, quando reage com uma espécie redutora, ou então com um oxidante mais fraco;
Redutora, quando reage com uma espécie oxidante, ou então com um redutor mais fraco.
A espécie oxidante, depois da reação de redução, transforma-se numa espécie redutora e, por sua vez, a espécie redutora, depois da reação de oxidação transforma-se numa espécie oxidante.
Realizando reações de oxidação-redução entre metais e soluções de sais metálicos, verifica-se que uns metais possuem uma maior tendência para ceder eletrões do que outros, ou seja, estes metais possuem maior poder redutor.
6 Os metais com maior poder redutor podem
identificar-se, pois estes ionizam-se ao reagir com soluções aquosas de iões metálicos, possibilitando assim a reconstituição dos metais que se encontram na forma iónica nas soluções aquosas. Neste sentido estas reações são espontâneas. Sendo assim, no sentido em que a espécie com maior poder redutor é oxidada, ocorrem as reações espontâneas.
Apresenta-se na figura 1 uma ordenação de metais por ordem crescente do seu poder redutor obtendo-se uma série eletroquímica.
O primeiro dispositivo que aproveitou a energia das reações de oxidação-redução para gerar eletricidade
foi a pilha de Alessandro Volta em 1800 e era formada por discos de metais diferentes, como zinco e cobre, intercalados e conectados por um fio condutor e de discos humedecidos em salmoura.
Em 1836, o químico inglês John Frederic Daniell (1790- 1845) aperfeiçoou a pilha de Volta, tornando-a menos arriscada.
Essa nova pilha passou a ser conhecida como Pilha de Daniell (Fogaça, s.d.).
A pilha de Daniell é constituída por duas semi células eletroquímicas. A primeira era formada por uma placa de zinco
mergulhada numa solução de sulfato de zinco (ZnSO4) num gobelé, e a outra é formada por uma placa de cobre, mergulhada numa solução de sulfato de cobre II (CuSO4) noutro gobelé. Essas duas placas são interligadas por um fio de cobre condutor. Além disso, as duas soluções estão ligadas por um tubo que contem uma solução eletrolítica. A figura 2 representa esquematicamente a montagem.
O elétrodo de zinco - ânodo - é oxidado, produzindo catiões e eletrões. Os catiões dissolvem-se na solução, enquanto os eletrões fluem pelo condutor elétrico. Quando os eletrões chegam ao cátodo – elétrodo de cobre - atraem catiões da solução eletrolítica que se reduzem e se
Figura 1 - Série Eletroquímica. Fonte:
https://pt.slideshare.net/amanciogama/oxidao-reduo-2
Figura 2 - Esquema da pilha de Daniell.
Fonte: https://www.manualdaquimica.com/fisico- quimica/pilha-daniell.htm
Figura 3 - Esquema da pilha de Daniell passado algum tempo de funcionamento.
Fonte: https://www.manualdaquimica.com/fisico- quimica/pilha-daniell.htm
7 depositam sobre a superfície desse elétrodo. Para permitir o funcionamento da pilha, é necessário introduzir uma ponte salina a fim de repor os iões nos eletrólitos. A movimentação de iões em solução viabiliza a condução de corrente elétrica no circuito. O processo é contínuo, até que certas condições não sejam mais favoráveis para sua manutenção. Na figura 3 apresenta-se a imagem passado algum tempo de funcionamento.
Para além de a lâmpada acender, com o passar do tempo, ocorrem outras mudanças no sistema, como a corrosão da placa de zinco, com perda de massa; o aumento da massa da placa de cobre e a solução de sulfato de cobre que do azul inicial fica menos corada. Nas semi-reações e reação global a seguir
apresentadas, a seta de duplo sentido ( ) refere-se ao equilíbrio químico.
Semi reação do ânodo: (1)
Semi reação do cátodo: (2)
Pela soma das duas semi reações, a reação
global da pilha é: (3)
A União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) propôs uma maneira esquemática para representar uma célula galvânica (pilha eletroquímica) (Departamento de Química UFJS, 2018). Tal representação é bastante útil, pois permite descrever de modo rápido e simples esse tipo de dispositivo sem a necessidade de desenhá-lo.
A representação para a pilha de Daniell (4)
em que a barra vertical simples (|) indica a fronteira que separa duas fases, e a barra vertical dupla (||) indica a ponte salina. Do lado esquerdo é representada a semi célula em que ocorre a oxidação (ânodo) e, do lado direito, a semi célula em que ocorre a redução (cátodo).
O Potencial Padrão de Elétrodo, denominado , é o potencial individual de um elétrodo reversível (em equilíbrio), no estado padrão, no qual as espécies eletroativas estão a uma concentração de 1 molL-1 e gases a uma pressão de 1 bar (≈ 1 atm). Os valores são normalmente tabelados a 25 ºC. A série eletroquímica é de grande
Figura 4 - Tabela de potenciais-padrão de redução. Fonte:
https://www.colegioweb.com.br/eletroquimica-i-pilhas/tabela-de-potenciais-padrao-de- reducao.html
8 valia para a previsão da espontaneidade das reações de oxidação-redução. Exemplo de uma tabela de potenciais padrão de redução e oxidação é apresentada na figura 4.
Para superar a dificuldade de se medir o potencial individual de um elétrodo, um elétrodo de potencial de redução desconhecido pode ser emparelhado com um elétrodo de referência de potencial conhecido. O referencial é o elétrodo padrão de hidrogénio cujo potencial é definido (convenção) para ser exatamente zero volts a todas as temperaturas.
Trabalhando matematicamente a expressão da variação da energia livre de Gibbs para uma reação química com o quociente da reação:
(5)
e a equação de Nernst:
(6)
Obtém-se, a 25 ºC:
(7)
em que é o potencial padrão do elétrodo (em volts), isto é, o potencial normal medido nos elétrodos, o número de moles de eletrões transferidos e o quociente da reação química (Russell, 1994).
Da observação da tabela da figura 4,
(8)
e
(9) e pela expressão
(10) pelo que para a pilha de Daniell apresentada.
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3. Enquadramento didático-curricular
A atividade que dá título a este relatório não se encerra em si mesma, antes pelo contrário, é meu objetivo que ela seja impulsionadora do interesse em ciência dos alunos nos seus diferentes graus de ensino e podendo ser adaptada pelo professor ou orientador de atividades científicas.
Esta atividade enquadra-se em algumas das Aprendizagens Essenciais (AE) referidas no documento dos curricula do Ministério Geral da Educação (DGE, 2020) e que são abaixo especificados, ainda que a oxidação-redução apenas seja abordada no 11º e 12º anos de escolaridade.
3.1. Curricula no ensino básico 3.1.1. 1º Ciclo (1º ao 4º ano)
As AE de Estudo do Meio visam desenvolver um conjunto de competências de diferentes áreas do saber, nomeadamente Biologia, Física, Geografia, Geologia, História, Química e Tecnologia. A atividade experimental pode ser explorada de modo seguro no 1º ciclo e destaco as AE em que se torna útil e aplicável a tal como é descrita no capítulo 4:
Reconhecer que a tecnologia responde a necessidades e a problemas do quotidiano (rede elétrica, canalização de água, telecomunicações, etc.).
Realizar experiências em condições de segurança, seguindo os procedimentos experimentais.
Saber manusear materiais e objetos do quotidiano, em segurança, explorando relações lógicas de forma e de função (tesoura, agrafador, furador, espremedor, saca rolhas, talheres, etc.).
Identificar as propriedades de diferentes materiais (Ex.: forma, textura, cor, sabor, cheiro, brilho, flutuabilidade, solubilidade), agrupando-os de acordo com as suas características, e relacionando-os com as suas aplicações.
Agrupar, montar, desmontar, ligar, sobrepor, etc., explorando objetos livremente.
Identificar atividades humanas que envolvem transformações tecnológicas no mundo que o rodeia.
Comparar diversos materiais, por exemplo, através dos circuitos elétricos, indicando se são isoladores ou condutores elétricos, e discutir as suas aplicações, bem como as regras de segurança na sua utilização.
Identificar objetos tecnológicos (analógicos e digitais), utilizados no passado e no presente, relacionando-os com os materiais utilizados no seu fabrico, para constatar permanências e evoluções.
Produzir soluções tecnológicas através da reutilização ou reciclagem de materiais (catavento, forno solar, etc).
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3.1.2. 2º Ciclo (5º e 6º ano)
As Aprendizagens Essenciais (AE) da disciplina de Educação Tecnológica visam a orientação na educação básica para a promoção da cidadania, valorizando os múltiplos papéis de cidadão utilizador, através de competências transferíveis em diferentes situações e contextos. Mais uma vez a atividade pode ser explorada de modo seguro e indo de encontro às AE da disciplina de Educação Tecnológica do 2º ciclo. Destaco aquelas em que se torna útil e aplicável esta atividade experimental:
Distinguir as fases de realização de um projeto: identificação, pesquisa, realização e avaliação.
Criar soluções tecnológicas através da reutilização ou reciclagem de materiais, tendo em atenção a sustentabilidade ambiental.
Utilizar as principais técnicas de transformação dos materiais usados (união, separação- corte, assemblagem, conformação), identificando os utensílios e as ferramentas na realização de projetos.
Identificar fontes de energia e os seus processos de transformação (elétrico, térmico, mecânico e sonoro), relacionando-as com soluções tecnológicas aplicáveis aos projetos.
3.1.3. 3º Ciclo (7º ao 9º ano)
A disciplina de Físico-Química, no Ensino Básico, visa contribuir para o desenvolvimento da literacia científica dos alunos, despertando a curiosidade acerca do mundo que nos rodeia e o interesse pela Ciência.
As AE pressupõem a centralidade do trabalho prático, incluindo o laboratorial e o experimental, por forma a desenvolver o raciocínio e a capacidade de resolver problemas (observação, formulação de hipóteses e interpretação), estimular a autonomia e o desenvolvimento pessoal e, dadas as potencialidades do trabalho prático para ser desenvolvido em equipa, contribuir para a capacidade de o aluno desenvolver relações interpessoais. Destaco aquelas em que se torna útil e aplicável a atividade experimental descrita no capítulo 4:
- 7.º Ano - as AE no domínio Energia:
Distinguir fontes de energia renováveis de não renováveis e argumentar sobre as vantagens e desvantagens da sua utilização e as respetivas consequências na sustentabilidade da Terra, numa perspetiva interdisciplinar.
- 8º Ano:
Apenas seria possível enquadrar a atividade experimental nas AE relativas ao rearranjo dos átomos nas reações químicas mas que seria contra producente pois iria carecer de outro tipo de aprendizagens que os alunos terão apenas no ensino secundário relativamente à oxidação – redução.
11 - 9º Ano – as AE no domínio Eletricidade são Corrente elétrica, circuitos elétricos, efeitos da corrente elétrica e energia elétrica:
Aqui já seria útil a utilização da atividade experimental para medir grandezas físicas elétricas (tensão elétrica, corrente elétrica, resistência elétrica, potência e energia) recorrendo a aparelhos de medição e usando as unidades apropriadas, verificando como varia a tensão e a corrente elétrica nas associações em série e em paralelo. Verificar, experimentalmente, o efeitos químico da corrente elétrica e identificar aplicações desses efeitos bem como relacionar correntes elétricas em diversos pontos e tensões elétricas em circuitos simples e avaliar a associação de recetores em série e em paralelo.
3.2. Curricula no ensino secundário 3.2.1. 10º Ano
As AE do 10.º ano de FQ-A foram estruturadas com base em três grandes domínios: Elementos químicos e sua organização e Propriedades e transformações da matéria, na componente da Química, e Energia e sua conservação, na componente da Física.
A atividade experimental pode ser usada com sucesso para cativar o interesse dos alunos na componente Química no estudo da tabela periódica (características dos elementos ao longo do grupo) mas é no subdomínio Energia e Fenómenos Elétricos (Física) que esta faz mais sentido sendo as AE:
Interpretar o significado das grandezas: corrente elétrica, diferença de potencial elétrico e resistência elétrica.
Montar circuitos elétricos, associando componentes elétricos em série e em paralelo, e, a partir de medições, caracterizá-los quanto à corrente elétrica que os percorre e à diferença de potencial elétrico aos seus terminais.
Compreender a função e as características de um gerador e determinar as características de uma pilha numa atividade experimental, avaliando os procedimentos e comunicando os resultados.
3.2.2. 11º Ano
As AE do 11.º ano de FQ-A foram estruturadas com base em quatro grandes domínios: Equilíbrio químico e Reações em sistemas aquosos, na componente da Química, Mecânica e Ondas e eletromagnetismo, na componente da Física.
A atividade experimental tem aqui um grande potencial de aplicabilidade no subdomínio: Reações de oxidação-redução sendo as AE bastante específicas:
Interpretar reações de oxidação-redução, escrevendo as equações das semi-reações, identificando as espécies químicas oxidada (redutor) e reduzida (oxidante), utilizando o conceito de número de oxidação.
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Organizar uma série eletroquímica a partir da realização laboratorial de reações entre metais e soluções aquosas de sais contendo catiões de outros metais, avaliando os procedimentos e comunicando os resultados.
Comparar o poder redutor de alguns metais e prever se uma reação de oxidação-redução ocorre usando uma série eletroquímica adequada.
3.2.3. 12º Ano
Os domínios organizadores das AE na disciplina de Química são: Metais e Ligas Metálicas;
Combustíveis, Energia e Ambiente; e Plásticos, Vidros e Novos Materiais. É no subdomínio Degradação dos metais que a atividade experimental apresentada é de grande utilidade podendo dar o mote para o cumprimento das AE:
Interpretar o processo de corrosão dos metais como uma reação de oxidação-redução e a função do meio como agente oxidante.
Prever a extensão relativa de uma reação de oxidação-redução com base na série eletroquímica de potenciais padrão de redução e interpretar o conceito de potencial padrão de redução.
Interpretar o acerto de equações relativas a reações de oxidação-redução em meio ácido.
Conceber e realizar, em grupo, um protocolo experimental para construção de uma pilha, ajustando as condições experimentais à força eletromotriz pretendida, formulando hipóteses, avaliando os procedimentos, confrontando os resultados com os de outros grupos e sistematizando conclusões.
4. Prática em terreno escolar
4.1. Contexto da atividade
A atividade descrita no subcapítulo 4.2 foi concebida para ser apresentada a alunos do ensino básico no âmbito do Dia da Ciência que se realiza
todos os anos na Escola Secundária Inês de Castro.
Neste dia aberto do Departamento de Ciências, os alunos do 10º ano atuam como cicerones guiando e apresentando as diferentes atividades elaboradas quer por eles conjuntamente com professores, quer apenas pelos professores, quer por convidados do departamento. Assim, se por um lado se
conseguem cativar alunos do básico para prosseguir Figura 5 - Cartaz do Departamento de Física e Química. Fonte:
departamento FQ - ESIC
13 estudos nas áreas das ciências físico-químicas, também se consegue o objetivo de manter interessados os alunos do 10º ano para prosseguir o estudo da química nos dois anos seguintes. A recetividade e interesse demonstrados pela maioria ao participarem na primeira reunião, ainda na sala de aula, para a elaboração e formação da atividade foram elevados. Na atividade experimental apresentada o eletrólito é cloreto de sódio (vulgar sal de cozinha) o que deixou os alunos (10º ano) ainda mais interessados no desenrolar da apresentação feita por mim aquando do pedido de participação no projeto.
Lamentavelmente o Dia da Ciência na ESIC não se realizou devido à pandemia COVID-19 e à consequente interrupção das aulas presenciais em todas as escolas do país.
Pela versatilidade e facilidade de execução, o trabalho desenvolvido inicialmente para o Dia da Ciência foi “repescado” no último mês de aulas “on line” e facilmente reconvertido e reaproveitado para ser usado pela turma da minha regência (10º ano). Assim, foi proposto aos alunos desta turma que realizassem a atividade experimental em casa e que no final do ano letivo partilhassem os seus resultados (vídeos, fotografias e conclusões) para virem a ser colocados na plataforma digital escolar PADLET.COM.
Refira-se que esta plataforma da ESIC engloba diferentes atividades interdisciplinares dos diferentes departamentos sendo um lugar à partilha. É uma ferramenta destinada a ser um canal de comunicação colaborativo, organizador de informação/ferramentas e partilhas de experiências pedagógicas entre docentes.
A atividade apresentada aos alunos ainda não terminou enquanto escrevo este relatório, fruto do prolongamento do ano letivo na ESIC. Contudo, e apesar de todas as limitações e condicionantes que os alunos possam ter nas suas casas na realização da tarefa, é com alegria que vejo o empenho de alguns na sua realização.
A seguir apresento algumas imagens retiradas de dois dos vídeos realizados pelos alunos Ana e Martim, nas figuras 6 e 7, respetivamente:
Figura 6 - Pilha de Daniell realizada pela aluna Ana. Fonte: vídeo escolar.
14 Esta atividade proporcionou uma abertura de horizontes que antevejo profícua no estudo das reações de oxidação-redução já no 11º ano.
4.2. Roteiro da Atividade Experimental – “Pilha de Daniell”
Como anteriormente referido, esta atividade experimental foi elaborada de acordo com os princípios da Química Verde pelo que alguns dos reagentes foram substituídos em relação aos utilizados na pilha de Daniell apresentada no capítulo 2.
A placa de zinco é substituída por pregos zincados e o sulfato de zinco e o sulfato de cobre por água e cloreto de sódio (vulgar sal de cozinha).
Pedagogicamente nada se perde, apenas a diferença de potencial (ddp) passa de 1,10V para aproximadamente 0,80V por célula. Com esta configuração ocorre a oxidação do zinco, que trocará eletrões com os iões H+ provenientes da água, e o cobre age como elétrodo inerte, sendo só um bom condutor para a corrente.
Nas figuras 8 e 9 são apresentados os dois tipos de roteiros experimentais de atividade e que estariam disponíveis aos alunos no Dia da Ciência. (em apêndice 1 e 2 respetivamente).
Para a realização da atividade proposta em casa, em ensino à distância, foi enviado por mail a cada aluno a transcrição do roteiro experimental em texto - figura 8 e apêndice 1.
Figura 7 - Pilha de Daniell realizada pelo aluno Martim. Fonte: vídeo escolar.
15 Os roteiros de exploração em texto e em imagens a seguir apresentados foram elaborados por mim seguindo o layout dos roteiros das outras atividades presentes no Dia da Ciência da ESIC.
A razão de dois roteiros de exploração para o Dia da Ciência a acompanhar a atividade prende-se com a possibilidade de poder serem selecionados de acordo com o grau de ensino dos jovens intervenientes.
No apêndice 3 são apresentados alguns “printscreens” do vídeo que realizei da montagem e funcionamento da pilha de Daniell aqui descrita e que se encontra disponível nos endereços:
https://mega.nz/file/RY0XQZQQ#lWE0AKZoaQBtF6_lXGsA06OG8D-StreDvJTwRfpzyVY e https://youtu.be/2fzKug-AYpA.
5. Conclusão
Tal como referido anteriormente, a origem deste trabalho parte da construção de uma atividade Hands-On, por alunos do 10º ano no Dia da Ciência, que visa cativar alunos do ensino básico a prosseguir estudos nas ciências físico-químicas.
O objetivo inicial da atividade não foi alcançado pois não se realizou o Dia da Ciência na ESIC devido à pandemia COVID-19. Como já referido anteriormente, a atividade foi adaptada para ser realizada como uma proposta pelos mesmos alunos do 10º ano, em suas casas. Apesar de a participação ter sido
Figura 9 - Roteiro de exploração em imagens Figura 8 - Roteiro de exploração em texto
16 significativa constato que a presença do professor, do trabalho de grupo e da comparação de resultados na escola presencial teria melhores resultados do que o desenvolvido individualmente. Evidentemente, não sou alheio à falta de habilidade nem a falta de vontade de alguns alunos em realizar tarefas que este ensino à distância está a proporcionar. Esta atividade foi proposta aos alunos sem avaliação quantitativa. A avaliação qualitativa foi dada pelo feedback enviado pelos alunos e que se traduziu em frases que expressavam o seu contentamento.
Do trabalho desenvolvido pelos alunos em suas casas, constato com alegria que uma das alunas além de realizar a atividade, na falta de LEDs, reutilizou uma calculadora para testar a sua experiência e um outro aluno, além do proposto, testou LEDs que mudam de cor conforme a polaridade em que são inseridos no circuito elétrico da pilha de Daniell.
Esta curiosidade é caraterística dos jovens e quando se lhes é dada a oportunidade da construção do seu conhecimento científico, não pode ser desperdiçada.
6. Reflexão autocrítica e projetos futuros
Durante a realização deste relatório, o planeta depara-se com uma realidade para a qual não está preparado – a pandemia devida ao COVID-19 (coronavírus SARS-COV-2). Os professores têm a necessidade de aplicar tecnologias de ensino à distância recorrendo à internet e neste contexto, as aulas laboratoriais e o trabalho de um professor de físico-química fica gravemente comprometido.
Mais uma vez, esta atividade experimental, pela sua simplicidade de execução, pode ser uma solução eficaz para ultrapassar este problema. O professor pode adaptar esta atividade ao ensino à distância, mostrando ao aluno que em casa também pode chegar a resultados que constroem conhecimento e ciência.
Num contexto normal de ensino presencial, cabe ao professor levar a atividade para dentro da sala de aula. Pelas caraterísticas e simplicidade em obter os materiais necessários à sua execução essa tarefa é exequível em qualquer escola.
No capítulo 3 foram abordadas as Aprendizagens Essenciais na física e química para o ensino básico e secundário e em quase todos os anos de escolaridade se pode utilizar esta atividade como experiência em sala de aula. O professor pode adaptá-la ao conteúdo a lecionar.
Note-se ainda que apesar de em Portugal a educação pré-escolar não estar incluída na escolaridade obrigatória, ela constitui, atualmente, para além de um contexto privilegiado de socialização, um espaço formal de desenvolvimento onde a criança pode interagir com situações e vivências do seu quotidiano, facilitadoras de aprendizagens no domínio das ciências (Martins, et al., 2009). A atividade é perfeitamente reproduzível e ajuda as crianças, com a exploração precoce da Química, a desenvolver
17 atitudes positivas com a ciência, promover o desenvolvimento da linguagem científica e promover o desenvolvimento motor (Ferreira, et al., 2017). O educador de infância teria de adaptar a atividade ao nível intelectual e motor dos intervenientes.
A atividade em si é apenas limitada pelas AE do 8º ano de escolaridade pois na disciplina de físico- química seria a meu ver contraproducente inseri-la em contexto de aula. Contudo, mesmo a estes alunos, deve ser apresentada e proposta fora da sala de aula a sua realização.
Quando penso o que farei no futuro, há duas frases que repetidamente me vêm à memória do professor João Paiva, fruto das reuniões de orientação de estágio, que entretanto tive o prazer de ler no seu livro O Fascínio de Ser Professor: “Do ponto de vista dos alunos, “fazer” é muito importante” e “Ouço e esqueço, vejo e lembro, faço e aprendo”. Toda a base de conhecimento científico adquirida ao longo da minha formação, no ensino superior, de pouco servirá se eu não conseguir “agarrar” a atenção do aluno e revejo-me a dar corpo a esta ideia de por o aluno a “fazer” quer com a elaboração de novos roteiros de atividades experimentais, quer com base numa metodologia de resolução de problemas ou outros. Terei de balancear muito bem o que o aluno pode fazer com o que ele deve descobrir por si próprio mas este desafio constante também me manterá alerta. Esta atividade experimental será novamente aproveitada por mim em contexto de aula ou de ensino à distância.
Na ESIC não existe um Clube de Ciência. Penso que cada escola deve ter um e à/às escola/as onde vier a lecionar serei um contribuinte assíduo de material didático-pedagógico para o clube e se este não existir empreenderei todos os esforços para que venha a ser uma realidade. Não esqueço e terei presente que a colaboração entre professores é uma componente indispensável no desenvolvimento e desempenho de estratégias válidas para o ensino da disciplina de Físico-Química.
Considero ser uma necessidade relacionar a química com casos práticos e situações concretas. É esta abordagem que terei e que será uma base sólida para então poder trabalhar aspetos mais abstratos em química e nomeadamente na Oxidação – Redução.
Generalizando em atividades Hands-On, será também uma preocupação minha consciencializar os alunos da importância do papel da química na sustentabilidade ambiental do planeta e da sociedade.
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Referências Bibliográficas
Cachapuz, A., 2005. A Necessária renovação do ensino das ciências. [Online]
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Paiva, João, 2007. O Fascínio de Ser Professor, Texto Editores
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Índice de figuras
FIGURA 1 - SÉRIE ELETROQUÍMICA. FONTE: HTTPS://PT.SLIDESHARE.NET/AMANCIOGAMA/OXIDAO-REDUO-
2 ...6
FIGURA 2 - ESQUEMA DA PILHA DE DANIELL. ...6
FIGURA 3 - ESQUEMA DA PILHA DE DANIELL ...6
FIGURA 4 - TABELA DE POTENCIAIS-PADRÃO DE REDUÇÃO. FONTE: HTTPS://WWW.COLEGIOWEB.COM.BR/ELETROQUIMICA-I-PILHAS/TABELA-DE-POTENCIAIS-PADRAO-DE- REDUCAO.HTML ...7
FIGURA 5 - CARTAZ DO DEPARTAMENTO DE FÍSICA E QUÍMICA. FONTE: DEPARTAMENTO FQ - ESIC ...12
FIGURA 6 - PILHA DE DANIELL REALIZADA PELA ALUNA ANA. FONTE: VÍDEO ESCOLAR. ...13
FIGURA 7 - PILHA DE DANIELL REALIZADA PELO ALUNO MARTIM. FONTE: VÍDEO ESCOLAR. ...14
FIGURA 8 - ROTEIRO DE EXPLORAÇÃO EM TEXTO ...15
FIGURA 9 - ROTEIRO DE EXPLORAÇÃO EM IMAGENS ...15
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Apêndices
Apêndice 1 – Roteiro experimental de texto
21 Apêndice 2 – Roteiro experimental de imagens
22 Apêndice 3 – “Printscreens” do vídeo disponível em:
https://youtu.be/2fzKug-AYpA e
https://mega.nz/file/RY0XQZQQ#lWE0AKZoaQBtF6_lXGsA06OG8D-StreDvJTwRfpzyVY
