Divisão de Ensino de Química da Sociedade Brasileira de Química (ED/SBQ) Departamento de Química da Universidade Federal de Ouro Preto (DEQUI/UFOP)
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Análise dos impactos das atividades experimentais em aulas de Química e a resolução de questões do ENEM Rosália Alves Santos* (IC)1, Carmem F. Otoni de Queiroz (FM)2, Julieta H. Kalil Dib (FM)2, José Gonçalves Teixeira Júnior (PQ)1
[email protected] 1. Faculdade de Ciências Integradas do Pontal (FACIP) - Universidade Federal de Uberlândia (UFU). 2. Escola Estadual Governador Israel Pinheiro – Ituiutaba – MG. Palavras-Chave: ENEM, experimentação, dificuldades conceituais.
RESUMO: O presente trabalho foi desenvolvido no âmbito do PIBID (Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência) com o apoio da CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior), com o objetivo de analisar as contribuições de atividades experimentais para o entendimento de questões, especificamente do ENEM. As atividades foram realizadas em uma escola parceira do PIBID, com seis turmas da 2ª série do Ensino Médio, em aulas de Química, um dos experimentos foi apenas demonstrativo e para os demais, eram divididas as turmas em pequenos grupos os quais deveriam executar os experimentos. Após as atividades experimentais, os alunos responderam algumas questões do ENEM, adaptadas e relacionadas com as atividades experimentais aplicadas, que foram posteriormente analisadas.
1. INTRODUÇÃO Sabemos que as atividades experimentais no ensino de Química são consideradas como um recurso pedagógico de fundamental importância, pois auxiliam na construção do conhecimento e permitem dar sentido aos conceitos químicos, por meio do estabelecimento de inter-relações entre teoria e prática (FERREIRA; HARTWIG; OLIVEIRA, 2009; SALVADEGO; LABURÚ, 2009). Nesse sentido, Giordan (1999, p. 43) destaca que os estudantes atribuem à “experimentação um caráter motivador, lúdico, essencialmente vinculado aos sentidos”. Da mesma forma, os professores afirmam que “a experimentação aumenta a capacidade de aprendizado, pois funciona como meio de envolver o aluno nos temas em pauta” (idem, ibidem). A experimentação no ensino de Química tem sido defendida por diversos autores, pois compõe uma solução pedagógica formidável que pode auxiliar na constituição de conceitos, de forma a não separar a teoria da prática. Entretanto, Silva e Zanon (2000 apud MACHADO; MÓL, 2008) destacam que a experimentação, por si só, não garante a aprendizagem. Além disso, muitos professores alegam a falta de laboratório, mas verifica-se que a existência deste não garante a realização de atividades experimentais (MACHADO; MÓL, 2008). Assim, uma aula experimental, não está associada a um aparato sofisticado de laboratório, mas sim à sua “organização, discussão e análise, que possibilitam interpretar os fenômenos químicos e a troca de informações entre o grupo que participa da aula” (SALVADEGO; LABURÚ, 2009, p. 216-217). De acordo com os Parâmetros Curriculares Nacionais, as atividades experimentais podem ser realizadas na sala de aula, por demonstração, ou por outra modalidade. Qualquer que seja a atividade a ser desenvolvida deve-se ter clara a necessidade de períodos pré e pós-atividade, dirigindo à construção dos conceitos. Dessa forma, não se desvinculam “teoria” e “laboratório”. No âmbito do subprojeto PIBID Química uma das principais frentes de ação foi a realização de atividades experimentais tanto no laboratório, quanto em sala de aula.
XVII Encontro Nacional de Ensino de Química (XVII ENEQ) Ouro Preto, MG, Brasil – 19 a 22 de agosto de 2014.
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De acordo com Borges (2002) os professores de ciências, do ensino médio, acreditam que a melhoria do ensino passa pela introdução de aulas práticas no currículo. Assim foram realizados experimentos diversos como; evidência de reações de oxirredução, pilha de Daniell, preparo de soluções, diluição de soluções, fenômeno da osmose, entre outras, com o intuito de ampliar o entendimento dos conteúdos abordados na sala de aula. Cabe ressaltar que, algumas dessas atividades são realizadas somente com materiais alternativos, possibilitando ao aluno a relacionar a Química com o cotidiano. Desse modo faz-se necessário que os professores enfatizem aos conteúdos cobrados nessas avaliações. Nessa perspectiva, buscaram-se entender as possibilidades e limitações da execução de atividades prática sobre os temas oxirredução, osmose e soluções aplicadas a seis turmas da 2ª série do Ensino Médio. A intenção era verificar se a participação nestas atividades experimental possibilitaria uma observação, melhor compreensão dos fenômenos e, consequentemente, auxiliasse os estudantes na resolução das questões do ENEM sobre os mesmos temas. O Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM), criado em 1998, tem o objetivo de aferir o desempenho do estudante ao fim da escolaridade básica (Ensino Médio). É utilizado como critério de seleção para os estudantes que pretendem concorrer bolsa nos programas oferecidos pelo Governo. Além disso, várias universidades já usam o resultado do exame como critério de seleção para o ingresso no ensino superior, substituindo o vestibular. Entretanto as Orientações Curriculares Nacionais para o Ensino Médio: As avaliações realizadas – como, por exemplo, o Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM), mostram que os alunos não têm conseguido produzir respostas coerentes a partir de um conjunto de dados que exigem interpretação, leitura de tabelas, quadros e gráficos, e não conseguem fazer comparações ou fundamentar seus julgamentos. Aceita-se, por exemplo, com base em Vigotski (2001), que uma adequada aprendizagem escolar promove um tipo de desenvolvimento capaz de permitir uma maior capacidade de abstração, como a que se necessita para produzir um pensamento coerente e fundamentado em argumentos sobre determinado contexto ou sobre determinada situação em um contexto mais amplo. Essa capacidade é básica, porém não é inata nem de desenvolvimento espontâneo, isto é, precisa ser constituída na relação pedagógica (BRASIL, 2008, p. 104).
Assim, a partir das atividades realizadas pelo PIBID em 2013, os conteúdos de oxirredução, osmose e soluções foram escolhidos para essa investigação por serem considerados de grande relevância no entendimento do mundo físico e químico e a possibilidade de relações com o cotidiano do aluno, suas experiências e conhecimentos prévios. Além disso, esses temas foram apontados pela professora regente por terem um alto grau de dificuldade para os alunos em conceituar termos como oxidação, redução, osmose e efetuar cálculos matemáticos. Sendo assim percebe-se a necessidade de serem trabalhadas atividades diferenciadas que possibilitem discussão entre os alunos, ajudando concretizar a teoria. 1.1. DETALHAMENTO DAS ATIVIDADES Durante o acompanhamento de aula em turmas da 2ª série do Ensino Médio, pela primeira autora deste trabalho, em uma escola parceira do PIBID, durante o ano 2013, foram observadas aulas sobre alguns temas, dentre eles o de solução, processos de oxirredução e osmose. Após a abordagem de cada conteúdo, realizavase atividade experimental, relacionando-a com o conteúdo trabalhado na sala de aula e com o cotidiano dos alunos. Durante a realização de cada atividade os alunos XVII Encontro Nacional de Ensino de Química (XVII ENEQ) Ouro Preto, MG, Brasil – 19 a 22 de agosto de 2014.
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observavam os fatos e a professora regente explicava a ocorrência dos mesmos associando-o com a teoria abordada na sala de aula. Em seguida, a professora retomava as discussões e resolvia exercícios. No conteúdo de soluções a professora regente iniciou com demonstração de cálculos necessários para o preparo de soluções sólido-líquido e líquido-líquido evidenciando as unidades pertinentes ao conteúdo como g/L, mol/L, mL/mL, dentre outras. A sequência didática em relação a esse conteúdo foi levar os alunos ao laboratório, identificar as vidrarias, reagentes e só depois os conteúdos teóricos foram ministrados pela professora. A partir deste conceito foi realizado o preparo de uma solução diluída a partir de uma solução estoque, visto que a maioria dos alunos estava familiarizada com os conceitos de concentração. Com relação às propriedades coligativas as aulas versaram em vídeos, com animações, seguidas da explanação pela professora dos fenômenos envolvidos e suas aplicações importantes, mostrando a importância de compreendê-los e relacioná-los com o cotidiano dos estudantes. Dos efeitos coligativos, a osmose foi a que despertou o maior interesse dos alunos, a partir daí uma aula prática de imersão do ovo no vinagre, observando a formação de uma membrana semipermeável no primeiro momento. Em seguida houve a troca dos meios, mais e menos concentrado, onde os alunos puderam perceber a diferença do tamanho final dos ovos. Ficou clara a interação total dos alunos com atividade proposta e a consolidação do conteúdo. Com relação ao tema de oxirredução, a professora iniciou esquematizando, os conceitos básicos de transferência de elétrons, os agentes oxidante e redutor e em seguida a célula eletroquímica da Pilha de Daniell. A docente ministrou o conteúdo de forma contextualiza, abordando aspectos do cotidiano como a utilização do magnésio em tubulações de ferro, atuando como metal de sacrifício. Em seguida, foi executada uma aula prática de forma demonstrativa, como pode ser observada na figura 1. Esta atividade buscou analisar a força redutora do cobre e do zinco, quando estas placas metálicas eram mergulhadas em solução de cloreto de zinco e sulfato de cobre, respectivamente. 2. METODOLOGIA Sabendo-se que atualmente uma das principais formas de ingresso no Ensino Superior é pelo ENEM, foram analisados os cadernos dos anos de 2010, 2011, 2012 e 2013, Com a finalidade de averiguar de que forma esses conteúdos são cobrados no Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM). Nestes cadernos foram encontradas várias questões na área de Ciências da Natureza e suas Tecnologias diretamente relacionadas à Química, sendo que no caderno do ENEM do ano de 2010, foram encontradas três questões relacionadas ao conteúdo de soluções; no caderno do ano de 2011, foi encontrada uma questão relacionada com o conteúdo de estequiometria, todavia o contexto desta questão aborda reação de decomposição e para se chegar ao resultado desta questão é preciso ter noções do conteúdo de solução; no caderno do ano de 2012, foi encontrada uma questão de oxirredução, uma do conteúdo de osmose; no caderno do ano 2013 foi encontrada uma questão do conteúdo de oxirredução e uma do conteúdo de solução. Buscou-se nessas questões algumas que tivessem relação com os experimentos aplicados. Foram selecionadas três questões. A primeira, do ENEM de 2012, representada na figura 1, refere-se ao tema oxirredução. A segunda questão, também do ENEM de 2012, refere-se ao tema osmose e está representada na figura 2. Já a terceira questão, foi adaptada do ENEM de 2010, referente ao conteúdo de soluções, está representada na figura 3. XVII Encontro Nacional de Ensino de Química (XVII ENEQ) Ouro Preto, MG, Brasil – 19 a 22 de agosto de 2014.
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As questões originalmente de múltipla escolha foram adaptadas a fim de que os estudantes pudessem respondê-las de forma discursiva. Assim, foram aplicadas a 25 alunos, escolhidos aleatoriamente, das seis turmas que participaram das atividades experimentais, com a finalidade de verificar se as atividades experimentais auxiliam o estudante no entendimento dos conceitos. Os alunos tiveram vinte e cinco minutos para respondê-las. Em seguida as respostas foram recolhidas e analisadas. As questões foram analisadas em conjunto com professora regente e comparadas com o livro didático adotado pela escola. 3. RESULTADO E DISCUSSÃO Para facilitar a análise, as questões serão apresentadas em separado. O levantamento e a interpretação dos dados estão demonstrados em gráfico com posterior descrição da análise e discussão. 3.1. Análise da questão sobre o tema oxirredução
Figura 1: Questão de eletroquímica do ENEM (adaptada) XVII Encontro Nacional de Ensino de Química (XVII ENEQ) Ouro Preto, MG, Brasil – 19 a 22 de agosto de 2014.
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Para resolver esta questão, os estudantes deveriam comparar os valores do potencial padrão de redução do alumínio e do magnésio com os outros metais informados na tabela. O experimento realizado em sala foi com o zinco e o cobre, que constaram na questão e os estudantes poderiam utilizaras observações desta aula para facilitar a resolução desta questão. Tabela 1: Análise das respostas dos alunos a respeito do metal que poderia substituir o magnésio nas latas de alumínio
Opções
Porcentagem
Resposta correta
56%
Resposta correta com interpretação incorreta
28%
Resposta incorreta com interpretação incorreta
16%
Pela análise das respostas verificou-se que, 56% dos alunos identificaram que, o lítio e o potássio protegiam o alumínio no lugar do magnésio, pois seu potencial padrão de redução é menor que do alumínio. Já os alunos que não acertaram a questão, 16% responderam que o zinco e o cobre protegiam o alumínio, pois seu potencial de redução é menor. Observa-se que estes alunos conseguiram entender que o elemento com o potencial padrão de redução menor seria capaz de proteger o elemento com maior potencial padrão de redução, entretanto, eles não conseguiram identificar na tabela quais são os elementos de valores padrão de redução maior e menor. Já 28% responderam que, o zinco e o cobre protegiam o alumínio, pois seu potencial padrão de redução é maior. Percebe-se que estes conseguiram identificar os valores corretamente, mas não conseguiram entender que o elemento de menor potencial padrão de redução como magnésio, potássio e lítio seriam capazes de proteger o alumínio. Tabela 2: Análise das respostas dos estudantes a respeito da aparência de uma placa de zinco que entra em contato com solução de sulfato de cobre.
Opções
Porcentagem
Resposta correta com detalhes quanto a corrosão
44%
Resposta correta sem detalhes
24%
Resposta correta com detalhes quanto a corrosão e potencial padrão de redução
24%
Resposta correta com detalhes quanto a corrosão com ilustração
4%
Resposta correta com detalhes
4%
O segundo item da questão buscava verificar se os estudantes conseguiam prever o que ocorreria com uma placa de zinco, caso a mesma fosse deixada em uma XVII Encontro Nacional de Ensino de Química (XVII ENEQ) Ouro Preto, MG, Brasil – 19 a 22 de agosto de 2014.
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solução com sulfato de cobre, exatamente como foi realizada na aula experimental. 24% dos alunos responderam apenas que a placa enferruja; para 44% dos estudantes afirmaram que a placa de zinco oxida com a perda de elétrons e será corroída; 24% responderam que, a placa de zinco oxida com a perda de elétrons e será corroída porque o zinco tem o potencial padrão de redução menor que o cobre; 4%, responderam que, ao deixar a placa em contato com solução, a placa vai perdendo seus elétrons para a solução de cobre sendo corroída, além disso, ilustraram o experimento da pilha de Daniell, entretanto foi uma ilustração equivocada, uma vez que o experimento com eletrodo e ponte salina não foi solicitado na questão. E 4%, responderam que, a placa de zinco quando colocada na solução de cobre em alguns minutos começa ficar escura, e com o passar do tempo vai se desgastando até sumir. Percebe-se que estes simularam o que ocorreria se a placa ficasse por mais algum tempo na solução, vislumbrando corretamente a situação. 3.2. Análise da questão sobre o tema osmose
Figura 2: Questão de osmose do ENEM (adaptada)
Tabela 3: Análise das respostas dos alunos sobre a imersão de uma célula humana em solução concentrada de cloreto de sócio.
Opções
Porcentagem
Resposta correta sem detalhes
48%
Resposta correta com detalhes
24%
Resposta correta relacionada à concentração
20%
Resposta correta relacionada à concentração da solução com a célula humana
4%
Resposta correta sem detalhes
4%
Na questão 2, 48% dos alunos responderam que, a célula perderia água; 24% responderam que a célula perde água e murcha. 20% responderam que, o meio menos concentrado (0,15 mol/L) vai perder líquido para o meio mais concentrado (0,20 mol/L), ou seja, a célula humana irá perder líquido para a solução de cloreto de sódio. Percebe-se que estes explicam em detalhe a ocorrência em relação à concentração. XVII Encontro Nacional de Ensino de Química (XVII ENEQ) Ouro Preto, MG, Brasil – 19 a 22 de agosto de 2014.
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4% responderam que, a solução de 0,20 mol/L é mais concentrada que a célula humana, o que resultará na perda de líquido da célula humana, igual o experimento do ovo. Estes além de explicarem em detalhe a ocorrência em relação à concentração, ainda citam o exemplo do experimento aplicado. Apenas 4% responderam que o menos concentrado vai perder líquido para o mais concentrado sem identificar quem é mais ou menos concentrado. Em todos os casos os estudantes conseguiram fazer a associação correta com o experimento do ovo, realizado em sala. Essa atividade foi realizada em duas aulas de 50 minutos, possibilitando assim que o aluno observasse passo a passo o efeito da osmose no ovo. 3.3. Análise da questão sobre o tema soluções
Figura 3: Questão de solução do ENEM (adaptada)
Em relação à terceira questão, 72% dos alunos fizeram o cálculo correto e explicaram detalhadamente que o estudante deveria usar 0,25g de sacarose para preparar 500 mL de solução; apenas 4% fizeram o cálculo correto, mas não descreveram o que o estudante deveria fazer para preparar a solução; 20% dos alunos erraram o cálculo, estes conseguiram transformar o volume da solução pedido na questão, de mL para L e colocar os valores adequados na fórmula, mas fizeram o cálculo errado encontrando 2,5g; e apenas 4% não realizaram o cálculo nem tentaram explicar a questão. XVII Encontro Nacional de Ensino de Química (XVII ENEQ) Ouro Preto, MG, Brasil – 19 a 22 de agosto de 2014.
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Tabela 4: Análise das respostas dos alunos a respeito do preparo de uma solução de sacarose.
Opções
Porcentagem
Cálculo correto com explicação sobre o preparo da solução
72%
Cálculo incorreto
20%
Cálculo correto sem explicação
4%
Não fez cálculo
4%
Figura 4: Momento da atividade experimental
Na figura 4, estão representadas fotos do momento onde foram realizadas as atividades experimentais demonstrativas para o preparo de soluções. Apesar de a sequência ter sido executada de forma diferenciada das demais, notou-se que não interferiu na aprendizagem dos alunos. 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS Segundo Pontes e colaboradores (2008) o ensino experimental tem sido usado como um instrumento a mais de motivação para o aluno, sendo que este deveria ser aproveitado como uma ferramenta que propicie da construção e aprendizagem de conceitos e modelos científicos. Assim, nestas aulas, seria dada a oportunidade ao aluno de interagir e relacionar o que foi dito em sala de aula com o que fora percebido nas atividades experimentais. Com o levantamento dos resultados demonstrados é perceptível que os alunos relacionaram os experimentos com a análise e compreensão das questões propostas, podendo concluir que as atividades experimentais facilitaram a interpretação de cada questão, promovendo um aprendizado satisfatório.
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5. REFERÊNCIAS BORGES, A.T. Novos rumos para o laboratório escolar de Ciências. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 9, n. 3, p. 291-313, 2002. BRASIL. Ministério da Educação (MEC), Secretaria de Educação Básica. Orientações Curriculares para o Ensino Médio. Brasília: MEC, 2008. FERREIRA, L. H.; HARTWIG, D. R.; OLIVEIRA, R. C. Ensino Experimental de Química: Uma Abordagem Investigativa Contextualizada. Química Nova na Escola. V. 32, n. 2, p. 101-106, 2009. GIORDAN, M. O papel da experimentação no ensino de ciências. Química Nova na Escola, n° 10, p. 43-49, novembro, 1999. MACHADO, P. F. L.; MÓL, G, S. Experimentando Química com Segurança. Química Nova na Escola, n° 27, p. 57-60, fevereiro, 2008. PONTES, A. N.; SERRÃO, C. R. G.; FREITAS, C. K. A.; SANTOS, D. C. P.; BATALHA, S. S. A. O Ensino de Química no Nível Médio: Um Olhar a Respeito da Motivação. Anais do XIV Encontro Nacional de Ensino de Química, Curitiba, julho 2008. SALVADEGO, W. N. C.; LABURÚ, C. E. Uma Análise das Relações do Saber Profissional do Professor do Ensino Médio com a Atividade Experimental no Ensino de Química. Química Nova na Escola. V. 31 n. 3, p. 216-223, 2009.
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