UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE MESTRADO PROFISSIONAL EM QUÍMICA EM REDE NACIONAL DINARDO ALVES DA SILVA TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA COM EXPERIMENTOS E PRODUÇÃO DE VÍDEOS NATAL-RN 2020 DINARDO ALVES DA SILVA TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA COM EXPERIMENTOS E PRODUÇÃO DE VÍDEOS Dissertação apresentada ao Programa de Mestrado Profissional em Química em Rede Nacional da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como cumprimento das exigências para obtenção de título de Mestre em Química. Professor orientador: Prof. Dr. Fernando José Volpi Eusébio De Oliveira. NATAL - RN 2020 Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Setorial Prof. Francisco Gurgel De Azevedo - Instituto Química - IQ Silva, Dinardo Alves da. Termoensino: uma proposta para o ensino de termoquímica com experimentos e produção de vídeos / Dinardo Alves da Silva. - Natal: UFRN, 2020. 140f.: il. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Centro de Ciências Exatas e da Terra - CCET, Instituto de Química. Programa de Mestrado Profissional em Química em Rede Nacional (PROFQUI). Orientador: Dr. Fernando José Volpi Eusébio De Oliveira. 1. Termoquímica - Dissertação. 2. Experimentação - Dissertação. 3. Audiovisual - Dissertação. I. Oliveira, Fernando José Volpi Eusébio De. II. Título. RN/UF/BSIQ CDU 544.3(043.3) Elaborado por FERNANDO CARDOSO DA SILVA - CRB-759/15 DINARDO ALVES DA SILVA TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA COM EXPERIMENTOS E PRODUÇÃO DE VÍDEOS Dissertação apresentada ao Programa de Mestrado Profissional em Química em Rede Nacional da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como cumprimento das exigências para obtenção de título de Mestre em Química. Aprovado em: 17 de novembro de 2020 BANCA EXAMINADORA: __________________________________________________________________ Prof. Dr. Fernando José Volpi Eusébio de Oliveira – Presidente Orientador vinculado ao Programa – PROFQUI/UFRN Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRN __________________________________________________________________ Prof.ª Dr.ª Nedja Suely Fernandes – Examinadora interna vinculada ao Programa – PROFQUI/UFRN Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRN __________________________________________________________________ Prof.ª Dr.ª Zilvanir Fernandes de Queiroz – Examinadora externa Universidade Estadual do Ceará – UECE Dedico este trabalho aos meus pais, pelo apoio em minha trajetória acadêmica, a minha esposa Diele Karine, que com seu amor foi compreensível, carinhosa e me deu suporte, e ao meu filho Fernando Ravi, pelo tempo que estive ausente. AGRADECIMENTOS Ao meu orientador, Profo. Dr. Fernando José Volpi Eusébio de Oliveira, que com sua paciência e experiência em pesquisa ofereceu valorosa contribuição para meu aprendizado e realização deste trabalho. À Profa. Dra. Márcia Teixeira Barroso, pelo comprometimento e dedicação ao programa e a cada um dos mestrandos. À Profª. Dra. Nedja Suely Fernandes, pelos ensinamentos e incentivo ao uso das novas tecnologias digitais no ensino de Química. À profª Zilvanir Fernandes, que me deu grande apoio durante minha graduação de licenciatura em Química. A todos os professores da UFRN do Programa de Mestrado Profissional em Química em Rede Nacional – PROFQUI, pelas transmissões de seus conhecimentos e formação. Aos meus alunos, por se disporem e se dedicarem durante toda a aplicação dessa pesquisa. Aos colegas Morais, Valdemir, Wagner e Hudson que compartilharam conhecimento e boas experiências de sala de aula. À colega Régia, a única mulher da turma e a mais forte com seus pensamentos positivos e incentivadores. Ao colega Marcelo, com quem sempre mantive contato e pude trocar boas informações. Ao meu amigo Isaías, que foi companheiro em todas as viagens do nosso interior, no Ceará, até Natal e que me incentivou a fazer o mestrado. A todos que contribuíram de alguma forma para que eu pudesse trilhar por esse caminho. Ensinar não é transferir conhecimento, mas criar as possibilidades para a sua própria produção ou a sua construção. Paulo Freire Resumo O ensino de termoquímica constitui um dos principais desafios para o professor de Química, pois sua aprendizagem envolve uma série de dificuldades descritas na literatura. Trazemos uma proposta de ensino para essa temática fazendo uso da experimentação e produção audiovisual, buscando despertar o interesse dos alunos em experimentarem e desenvolverem seus conhecimentos, utilizando tecnologias digitais das quais naturalmente têm algum domínio, possibilitando minimizar, de forma apreciável, a diversidade geralmente observada em sala de aula, melhorando a participação, o empenho e a colaboração. Desenvolvemos durante esse trabalho um aplicativo como produto educacional, que foca em orientações didáticas para professores do ensino médio. Os participantes da pesquisa foram os estudantes de uma turma de 2ª série do ensino médio técnico da Escola Estadual de Educação Profissional Prof. Walquer Cavalcante Maia, localizada no município de Russas-CE. Sua aplicação ocorreu numa sequência de sete encontros, envolvendo a coleta de concepções prévias, experimentação ilustrativa, exposição dialogada dos conceitos, resolução e correção de atividade, execução de experimentos no laboratório, produção audiovisual e edição pelos alunos, exibição dos vídeos e avaliação da proposta de ensino aplicada. Os resultados dessa abordagem evidenciaram uma estratégia promissora. Verificou-se dedicação por meio de participação mais ativa, com estímulo constante propiciou-se autonomia e essa favoreceu aos participantes alterações nos procedimentos para os experimentos e produção audiovisual, possibilitando também cooperação entres os que apresentaram maior e menor dificuldade nas atividades propostas. Seus conhecimentos prévios apresentaram, na grande maioria, uma relação confusa entre os níveis de conhecimento fenomenológico e teórico. Suas respostas após a exibição dos vídeos mostraram avanço no aspecto macroscópico, ao fazerem melhores interpretações dos fenômenos estudados. Na atividade de sala de aula pudemos explorar o aspecto representacional, quanto a identificação e compreensão das equações termoquímica e de diagramas de entalpia. Na avaliação da proposta de ensino, não verificamos nenhuma resposta discordante quanto a estratégia ser clara e compreensível. PALAVRAS-CHAVE: Termoquímica, Experimentação, Audiovisual, Aplicativo. Abstract The teaching of thermochemistry is one of the main challenges for the Chemistry teacher, since its learning involves a series of difficulties described in literature. We bring a pedagogical proposal for this theme with the use of experimentation and video production, seeking to stimulate students to experiment and develop knowledge, using digital technologies of which they naturally have some domain, allowing to minimize considerably the diversity observed in the classroom, for a better participation, commitment and collaboration. During this work we developed an application as an educational product, which focuses on didactic guidelines for secondary school teachers. The participants of the investigation were the students of a high school and technical of School Professional Prof. Walquer Cavalcante Maia, located in the city of Russas-CE. Seven meetings were necessary for application, involving the capture of previous conceptions, illustrative experimentation, dialogical exhibition of concepts, classroom activity, execution of experiments in the laboratory, production and editing of videos by students, exhibition and evaluation of the teaching proposal applied. The results of this approach have highlighted a promising strategy. There was dedication through a more active participation, with a constant stimulus that provided autonomy and this favored the changes of the participants in the procedures for experiences and video production, also allowing the cooperation between those who presented more and less difficulties in the proposed activities. His previous knowledge presented in the great majority a confusing relation between the phenomenological and theoretical levels of knowledge. His responses after watching the videos showed progress in the macroscopic aspect, by making better interpretations of the phenomena studied. In the classroom activity, we were able to explore the representative aspect in terms of identification and understanding of thermochemical equations and enthalpy diagrams. In the evaluation of the teaching proposal, we did not find any discordant answer regarding the clarity and understanding of the strategy. KEY WORDS: Thermochemistry, Experiments, Audiovisual, Application. LISTA DE FIGURAS Figura 1: Tela de designer da plataforma MIT App Inventor ..................................... 37 Figura 2: Tela de blocos da plataforma MIT App Inventor ......................................... 38 Figura 3: Experimento sobre evaporação de líquidos ............................................... 47 Figura 4: Experimento quente ou frio? ...................................................................... 48 Figura 5: Momento da discussão em dupla da atividade de sala .............................. 49 Figura 6: Experimento sobre evaporação de líquidos ............................................... 51 Figura 7: Experimento sobre dissolução endotérmica e exotérmica ......................... 51 Figura 8: Experimento sobre mudança de ambientes de diferentes temperaturas ... 52 Figura 9: Experimento sobre sensação térmica ao toque de objetos diferentes ....... 52 Figura 10: Momento de análise das edições dos vídeos produzidos ........................ 54 Figura 11: Momento da exibição dos vídeos produzidos .......................................... 55 Figura 12: Experimento em sala sobre dissolução endotérmica e exotérmica .......... 56 Figura 13: Resposta da segunda pergunta da questão 1 .......................................... 59 Figura 14: Experimento em sala sobre evaporação de líquidos ................................ 61 Figura 15: Respostas para questão 2 ....................................................................... 62 Figura 16: Experimento sobre a troca de ambientes com diferentes temperaturas .. 64 Figura 17: Sugestões de três alunos quanto aos ambientes ..................................... 78 Figura 18: Sugestões de dois alunos quanto ao tempo ............................................ 79 Figura 19: Sugestões de três alunos quanto a condução pelo professor .................. 79 Figura 20: Sugestão quanto problematização e cotidiano ......................................... 80 Figura 21: Sugestão de um aluno quanto aos experimentos .................................... 81 Figura 22: Sugestão de um aluno quanto a produção audiovisual ............................ 81 Figura 23: Comentários de três alunos quanto proposta aplicada ............................ 82 LISTA DE QUADROS Quadro 1: Distribuição das produções acadêmicas com o App Inventor no Ensino de Ciências..................................................................................................................... 38 Quadro 2: Atividade de sala de aula ......................................................................... 67 LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS INPM Instituto Nacional de Pesos e Medidas OCNEM Orientações Curriculares Nacionais para o Ensino Médio Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros PCN+ Curriculares Nacionais Plano Nacional do Livro Didático, através do Guia de Livros PNLD Didáticos para o Ensino Médio PROFQUI Programa de Mestrado Profissional em Química em Rede QNEsc Química Nova na Escola RC Resposta coerente RI Resposta incoerente RPC Resposta parcialmente coerente TIC Tecnologias da informação e comunicação UFRN Universidade Federal do Rio Grande do Norte Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a UNESCO Cultura SUMÁRIO 1 APRESENTAÇÃO .............................................................................................. 14 2 INTRODUÇÃO .................................................................................................... 16 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .......................................................................... 20 3.1 A temática Termoquímica ............................................................................ 20 3.2 Experimentação no Ensino de Química ....................................................... 23 3.3 Termoquímica e o sensorial ......................................................................... 27 3.4 Dispositivos móveis e o ensino .................................................................... 29 3.5 Ensino de Química e produção audiovisual ................................................. 32 3.6 Experimentação, vídeos e socioconstrutivismo ............................................ 33 3.7 Produto Educacional e o MIT App Inventor .................................................. 35 4 OBJETIVOS ........................................................................................................ 39 4.1 Geral ............................................................................................................ 39 4.2 Específicos ................................................................................................... 39 5 PERCURSO METODOLÓGICO ......................................................................... 39 5.1 Característica da pesquisa ........................................................................... 39 5.2 Os níveis de representação no ensino de Química ...................................... 41 5.3 O contexto .................................................................................................... 43 5.4 Organização estrutural ................................................................................. 44 5.5 Estratégia de Ensino .................................................................................... 45 5.5.1 Primeiro encontro .................................................................................. 45 5.5.2 Segundo encontro ................................................................................. 48 5.5.3 Terceiro encontro ................................................................................... 49 5.5.4 Quarto encontro ..................................................................................... 50 5.5.5 Quinto encontro ..................................................................................... 53 5.5.6 Sexto encontro....................................................................................... 54 5.5.7 Sétimo encontro ..................................................................................... 56 5.6 Instrumentos de coleta de dados ................................................................. 57 5.7 Análise dos dados ........................................................................................ 58 6 RESULTADOS E DISCUSSÃO .......................................................................... 58 6.1 Concepções prévias ..................................................................................... 58 6.2 Questionário sobre tópicos estudados na aula expositiva e dialogada ........ 66 6.3 Questionário durante a exibição dos vídeos ................................................ 71 6.4 Questionário de avaliação da estratégia aplicada ........................................ 77 6.4.1 Sobre a estrutura e organização............................................................ 77 6.4.2 Sobre a condução pelo professor e problematização ............................ 79 6.4.3 Sobre a metodologia de ensino ............................................................. 80 7 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................ 82 8 REFERÊNCIAS .................................................................................................. 85 APÊNDICES .............................................................................................................. 92 14 1 APRESENTAÇÃO Para discorrer sobre a elaboração desta pesquisa e do que me fez chegar até o PROFQUI, Programa de Mestrado Profissional em Química em Rede Nacional, não queria ressaltar apenas as minhas inquietações e a procura por formação profissional, mas gostaria de mencionar um pouco de minha trajetória e sua importância até aqui. Foi no meu terceiro ano de experiência em docência, ainda como professor substituto e graduando, que comecei a fazer utilização do laboratório didático de ciências da escola para atividades experimentais. Durante estas atividades, percebi a empolgação que os alunos tinham e que eu não vivenciei durante minha formação no ensino médio, pois foi restrita ao uso do quadro negro. Era gratificante os relatos e a satisfação dos meus alunos sobre o entendimento prático associado aos estudos teóricos. Quando ingressei no quadro efetivo de professores da rede estadual de educação do Ceará, as atividades experimentais passaram a ser mais frequentes na minha prática docente. Com o tempo fui propondo desafios aos alunos para execução de experimentos junto a sua produção audiovisual. Mas não estava tudo pronto e acabado. Inquietações perseguiam minhas reflexões, me sentia inseguro e o tempo estava passando. Faltava uma formação para me aprofundar em metodologias de ensino e retomar os estudos das teorias da aprendizagem, a fim de compreender as contribuições da experimentação e das tecnologias digitais na aprendizagem. Até 2017 ainda não tinha realizado atividades experimentais no estudo de termoquímica, e percebia a dificuldade dos alunos em compreenderem os conceitos envolvidos neste conteúdo ou de relacioná-los com seu cotidiano. Foi quando em 2018 fui selecionado no PROFQUI, pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), tendo a oportunidade de voltar a ser aluno e poder evoluir consideravelmente como professor. O programa me possibilitou receber grandes contribuições dos profissionais que integram o quadro de docentes, possibilitando também troca de experiências vividas em sala de aula com outros colegas professores do meu próprio Estado, como também do Rio Grande do Norte e da Paraíba. Consegui me aprofundar nos conteúdos de química, nas leituras sobre a experimentação, nas tecnologias digitais e no uso para o ensino química. Foi 15 trilhando esse caminho que me pus a desenvolver esta pesquisa, usando a experimentação e a produção audiovisual como estratégias de abordagem no ensino de termoquímica. Nas várias leituras de artigos voltados para o ensino de Química que nos foram disponibilizados durante as disciplinas do mestrado, retornei a estudar as teorias de Piaget, Vygotsky e Paulo Freire, que me direcionaram a repensar sobre aspectos importantes como a inclusão, interação, autonomia, espontaneidade, imaginação, motivação e respeito, para assim colocar em prática novas estratégias de ensino associando conteúdos teóricos e experimentais de Química com o cotidiano, possibilitando um melhor relacionamento no ambiente escolar. Minha vivência profissional e sua relação com atividades experimentais explicam o interesse de realizar um estudo qualitativo sobre a experimentação e a produção audiovisual no ensino de química. Nesse sentido, a formação recebida durante o PROFQUI me possibilitou desenvolver uma proposta de ensino para a temática termoquímica, que foi aplicada em uma turma na escola em que trabalho e que trouxe bons resultados de aprendizagem, como a compreensão de fenômenos do cotidiano do aluno, colaboração e interação coletiva e apropriação dos conhecimentos científicos. 16 2 INTRODUÇÃO A ação de ensinar é, em si, de imensa responsabilidade, pois só é contemplada quando a aprendizagem é significativamente importante para o aprendiz. E uma das principais formas de construir o conhecimento é quando se consegue transmiti-lo ou compartilhá-lo. A crescente falta de interesse dos alunos pela aprendizagem na área das ciências naturais não é algo novo, mas têm sido alguns dos grandes problemas estudados em pesquisas e projetos relacionados à aprendizagem das disciplinas dessa área de conhecimento, principalmente em Química. Essa preocupação do afastamento dos jovens para a ciência Química não é recente. Especificamente em 1789 no texto científico o Discurso Preliminar do Tratado Elementar da Química, traduzido para o português pela primeira vez em 2011 por Palmira Fontes, Lavoisier faz convite aos jovens para se juntarem a ele na renovação da Química. Nesse documento Lavoisier manifesta inquietação quando fala das dificuldades de aprender no primeiro ano do curso desta ciência, “Estes inconvenientes não dependem tanto da natureza das coisas, mas sobretudo da forma de ensiná-las, tendo sido esta a razão que me levou a dar à química um novo rumo, mais conforme àquele que segue a natureza.” (COSTA, 2011, p. 52). Por se tratar de uma ciência cuja maioria dos conhecimentos apresenta conceitos de natureza microscópica e abstrata, daí sua linguagem ser imprescindivelmente simbólica, a Química apresentará constantemente dificuldades a serem superadas inerentes ao ensino e aprendizagem. Um dos principais documentos que norteia o currículo de ensino no país, o PCN+ - Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais, organiza os temas referentes ao ensino de Química levando em consideração os aspectos mais importantes para aprendizagem nessa ciência, quando afirma que “no conjunto, os temas estruturadores foram organizados procurando-se integrar fenômenos, modelos explicativos microscópicos e suas representações” (BRASIL, 2002, p. 107). Para o estudo de conceitos e fenômenos termoquímicos não é diferente. Castro e Ferreira afirmam que 17 dentre os conceitos tidos como abstratos, o de calor é de grande relevância, uma vez que tem dimensão interdisciplinar, sendo mais explorado nas ciências exatas, biológicas e engenharias, além de estar presente no dia a dia dos alunos (2015, p. 26). De acordo com Lorenza e Recena (2017), não apenas o conceito de calor, mas também o que se entende por temperatura, equilíbrio térmico, o que causa a sensação de frio e quente, são pontos essenciais para o estudo da Termoquímica, e apresentam grande dificuldade na compreensão por boa parte dos alunos. Juntando as dificuldades anteriormente mencionadas à única utilização de aulas meramente expositivas, teremos o aluno, geralmente, como agente passivo diante das informações fornecidas pelo professor. Nessa perspectiva, não há se quer como considerar os conhecimentos prévios que os estudantes construíram ao longo da vida ou tão pouco que esses possam expressar suas compreensões de uma forma além da forma escrita. O professor precisa estar atento aos conhecimentos prévios dos alunos, afinal, de acordo com a exposição às informações, os alunos irão assimilar e reestruturar seu conhecimento (JUNQUEIRA; SILVA, 2013). A partir do momento que se estabelece o conhecimento dos padrões e concepções comuns aos estudantes, estratégias são possíveis de se traçar para superá-las (MARANI, 2017). O autor ressalta que o aprimoramento dessas estratégias se dá por meio de pesquisas em torno das concepções alternativas e prévias que serão importantes para possibilitarem a estruturação de um alicerce teórico e metodológico. Todos nós temos tempos diferentes para aprender, independentes de nossas características físicas ou sensoriais, sendo justamente essas diferenças o que vai fazer com que o professor possa buscar estratégias para contemplar ao máximo a diversidade em nossas salas de aula. As diferentes estratégias de comunicação no ensino, como a experimentação ou uso de tecnologias digitais, podem auxiliar de forma significativa nessa diversidade e fomentar uma produção discursiva. Sobre a experimentação no ensino de química Lisbôa aborda que a experimentação é um dos principais alicerces que sustentam a complexa rede conceitual que estrutura o ensino de química. Ele não é o único, uma vez que se encontra entrelaçado com outros, como o construído pela história da química e o construído pelo contexto sociocultural de que o estudante faz parte (2015, p. 198). 18 A experimentação é uma das saídas para que os alunos possam evoluir seus conhecimentos prévios, auxiliando no direcionamento dos conteúdos estudados na sala de aula para o sentido pessoal de suas vivências (BENITE et al., 2016). É devido a esse potencial que a experimentação se torna uma importante estratégia como instrumento para o ensino e aprendizagem, vindo proporcionar aos alunos a possibilidade de estabelecer ligações entre a teoria e a prática, motivando-os na compreensão dos fenômenos abordados nesta ciência. As OCNEM - Orientações Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (BRASIL, 2006, p. 117), “reafirma a contextualização e a interdisciplinaridade como eixos centrais organizadores das dinâmicas interativas no ensino de Química, na abordagem de situações reais trazidas do cotidiano ou criadas na sala de aula por meio da experimentação.” São várias as possibilidades de utilização da experimentação, uma vez que ela é proposta e discutida na literatura sob diversas abordagens em relação às características que pode apresentar em diversos contextos. Existe uma multiplicidade de possibilidades de utilização dessa estratégia no ensino das Ciências Exatas, com a faculdade de promover diferentes resultados aos discentes que têm contato com a experimentação (RAUBER; QUARTIERI; DULLIUS, 2017, p. 44). De acordo com os PCN+ (BRASIL, 2002), por proporcionar uma observação mais ativa, possibilitar a formulação de indagações e estratégias de respondê-las, a atividade experimental merece especial atenção no ensino de Química, independentemente do tipo que seja escolhida para execução. O PNLD - Plano Nacional do Livro Didático, através do Guia de Livros Didáticos para o Ensino Médio (BRASIL, 2017), coloca a atividade experimental como importante estratégia reconhecida por sua ligação no diálogo entre teoria e prática, o conhecimento abstrato e o materializado, e a união das perspectivas macroscópicas e microscópicas para se construir o conhecimento químico. Devido a forma como são associadas a motivação e interesse dos alunos, essas atividades têm boa receptividade pela escola, pois é sabido de sua importância para a melhoria da aprendizagem. Outra estratégia que tem se destacado bastante no ensino é a produção audiovisual, sendo muito utilizada em plataformas educativas, auxiliando as mais diversas disciplinas nas mais variadas modalidades de ensino. 19 Bezerra, Aquino e Cavalcante dissertam que A produção audiovisual, como ferramenta pedagógica, situa-se no âmbito da experiência que vem se desenvolvendo nos últimos anos de busca de novos métodos de ensino, cada vez mais plurais e menos tradicionais, com base na perspectiva do ensino médio inovador, em particular no ensino de Química (2017, p. 242). Na contramão à prática de ensino com a utilização apenas da transferências de informações num modelo pragmático, a produção audiovisual dos alunos pode surgir como um alternativa de mudança, implicando em várias estratégias didáticas, como utilizar analogias, diferentes formas de contextualizar o conhecimento abordado e o emprego de experimentos (FIDELIS; GIBIN, 2016). Porém, esperar que a simples realização dessas estratégias melhore a aprendizagem é uma postura um tanto quanto ingênua, pois há a necessidade de incluir nesta metodologia aspectos de investigação que promovam uma melhor interação dos alunos (CAVALCANTE, 2017). Mediante o aspecto tradicional que a Química tem como histórico de disciplina indesejada pelos alunos, as dificuldades no ensino de termoquímica e as proposições acerca da experimentação e recursos audiovisuais, foi possível identificar como objeto desta pesquisa a seguinte questão: A experimentação em conjunto com produção de vídeos podem fornecer contribuições para o desenvolvimento da aprendizagem dos alunos na compreensão da sensação térmica e de processos endotérmicos e exotérmicos dentro da temática termoquímica? Diante disso, o presente trabalho objetiva verificar, por meio de uma sequência de aulas e atividades direcionadas a alunos da 2ª Série do Ensino Médio, se é possível fornecer contribuições para o processo de ensino e aprendizagem de termoquímica possibilitando a reformulação ou evolução de conceitos por meio da experimentação e utilização de recurso audiovisual produzido. 20 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 3.1 A temática Termoquímica Com os esforços de maximizar o desempenho de motores a vapor, durante a Revolução Industrial, a comunidade científica dá início a uma nova área de estudo conhecida como Termodinâmica, quando se procurou compreender a transferência de energia em transformações causadas pelo homem ou fenômenos naturais. A termoquímica, um aspecto de estudo dessa área, analisa as transformações que envolvem especificamente a liberação ou absorção de energia, na forma de calor, por meio de reações químicas ou mudanças de estados físicos de agregação (BROWN et al., 2016; RUSSELL, 1994). Quando falamos de calor, a ligeira ideia que nos vem é de associarmos ao termo quente, ou seja, está conectada a sensação térmica de quentura. Entretanto, passar pela experiência das sensações do quente e do frio não produz necessariamente uma reflexão sobre a natureza do calor. É muito importante para o ensino dessa temática trazer e explorar o conceito calor do senso comum dos alunos, através de experiências cotidianas simples, podendo até mesmo tratar da sensação do quente e do frio. Veloso, Santos e Kalhil (2015), afirmam que o conceito de calor está presente não apenas nas áreas da ciência, como também na linguagem cotidiana e nos meios de comunicação, sendo que nestes dois últimos se pode observar que existem certas incoerências na utilização desse conceito, o que corrobora com Castro e Ferreira (2015) ao afirmarem que, apesar de definidos cientificamente, tais conceitos apresentam um forte caráter consensual, uma vez que se fazem presentes no cotidiano. Para Lorenzo e Recena (2017, p. 42) As palavras calor e temperatura são usadas no cotidiano para relatar as sensações causadas ao tocar em diferentes objetos ou ao entrar em contato com ambientes diferentes. Essas e outras palavras utilizadas pelo senso comum muitas vezes não têm o mesmo significado nos termos científicos, sendo, portanto, de fundamental importância o aprendizado por parte dos alunos da diferenciação entre a linguagem cotidiana e a linguagem científica. 21 Rotineiramente, costumamos observar comentários ao nosso redor de que se faz calor quando a temperatura está alta, que é bom um agasalho quente em dias frios, de que o mingau do bebê está quente ao colocar um pouco na mão, que o gelo esfriou a bebida, que o sol está muito quente, entre outras. A forma como esses termos são empregados, contribui para uma formação conceitual incipiente de temperatura, calor, equilíbrio térmico, sensação térmica e transferência de energia, quando não são problematizados ou explorados de forma apropriada, como por exemplo utilizando-se a experimentação. Sobre as contribuições da experimentação para a compreensão dos conceitos, Derek Hodson que é um dos autores mais citados em publicações sobre experimentação afirma que os experimentos auxiliam o refinamento dos conceitos e a quantificação das relações conceituais, e estabelecem os limites da aplicabilidade da teoria. Assim, o experimento é visto como parte integral do processo de tomada de decisões para a construção da teoria. (HODSON, 1988, p. 6) Um outro ponto importante a ser mencionado no ensino e aprendizagem de termoquímica é o obstáculo à compreensão dos alunos na relação dos fenômenos químicos ou físicos com os processos endotérmicos e exotérmicos. Também quanto a confrontar essas interpretações com as variações de temperaturas observadas como é afirmado por Barros (2009). O autor ressalta ainda que a interpretação atômico-molecular de processos endotérmicos e exotérmicos exige clareza quanto aos aspectos macroscópicos dos experimentos. Há muitas dificuldades com as definições de sistema e de vizinhança e com o fato de ser ou não possível a troca de calor entre eles – e, em caso afirmativo, dúvidas quanto às consequências do restabelecimento do equilíbrio térmico (BARROS, 2009, p. 241). Segundo Oliveira e Marques (2019), é importante discutir os aspectos macro e micro envolvidos nos fenômenos endotérmicos e exotérmicos dentro da proposta didática no ensino de termoquímica, para que então se possa proporcionar aos alunos uma participação ativa na construção desses conhecimentos. A cada três anos, o PNLD possibilita ao professor a autonomia de fazer a escolha do livro didático, dentro de uma lista de coleções disponibilizada no Guia de Livros Didáticos, considerados concordantes para apoiar seu trabalho docente. Para que estes livros possam chegar até o professor, passam por uma análise de 22 critérios, em que cada um apresenta uma série de indicadores dos quais podemos destacar a adequação dos experimentos à realidade escolar, com a preocupação de serem testados previamente, alertando para os cuidados necessários em cada procedimento e com orientações para o descarte correto dos resíduos produzidos de cada experimento (BRASIL, 2017). Na literatura encontramos algumas observações importantes quanto a utilização do livro didático no ensino de termoquímica. Junior e Silva (2017), na pesquisa que desenvolveram sobre a elaboração e avaliação de uma unidade de ensino potencialmente significativa para discutir o conteúdo de termoquímica, apontam que o uso do livro didático de forma literalmente conceitual, tirando de escopo as situações contextualizadas, é um problema que gera dificuldades na aprendizagem desta temática. Silva, Neto e Silva (2019) ressaltam que a aprendizagem dos conceitos científicos pode ser estimulada pela ação de motivação causadas nas aulas experimentais, mas a ausência ou redução dessas tem sido uma preocupação relatada de maneira recorrente por pesquisadores do ensino de Química. No trabalho de pesquisa de Kunzler, Beber e Kunzler (2019), ao realizarem um levantamento prévio em algumas das principais revistas científicas brasileiras, perceberam a existência de poucas investigações que abordam a temática termoquímica, segundo os autores esse resultado indica que as metodologias e materiais didáticos sobre esse tema são bem restritos e a maioria recorre apenas ao livro didático. Nesse sentido consideram ainda que a termoquímica é abordada no ensino médio de maneira superficial, resultando em uma aprendizagem mecânica, mesmo quando o professor opte por uma estratégia que não seja a pragmática, pois encontrará poucas publicações que o auxiliem. Os PCN+ (BRASIL, 2002), apresenta como proposta para o ensino de Química, nove temas, com subdivisões denominadas de unidades temáticas, das quais encontraremos o ensino de termoquímica contemplado em três temas. O tema 1 que propõe o estudo das transformações químicas no dia a dia, aborda sobre o calor envolvido nas transformações e a absorção e liberação de energia nelas ocorridas, apresentando em duas unidades temáticas o desenvolvimento das seguintes habilidades: 23 Identificar formas de energia presentes nas transformações químicas. Estabelecer relação entre o calor envolvido nas transformações químicas e as massas de reagentes e produtos. Fazer previsões de quantidades de reagentes, de produtos e energia envolvidas em uma transformação química (BRASIL, 2002, p. 95). O tema 2 estabelece os modelos de constituição da matéria, na qual encontraremos na terceira unidade temática a habilidade de traduzir a relação entre a quantidade de matéria e a energia envolvida na transformação química (BRASIL, 2002). Para o tema 3, no qual é designado o estudo da energia e as transformações químicas, é explorado a produção e o consumo de energia, as diferentes formas de energia que dão origem ou que resultam das transformações químicas e até aspectos sociais da geração e uso de energia nos sistemas naturais e tecnológicos (BRASIL, 2002), organizados nas habilidades Relacionar a formação e a ruptura de ligação química com energia térmica. Compreender a entalpia de reação como resultante do balanço energético advindo de formação e ruptura de ligação química. Prever a entalpia de uma transformação química a partir de informações pertinentes obtidas em tabelas, gráficos e outras fontes. Buscar informações sobre transformações químicas que produzem energia utilizadas nos sistemas produtivos. Avaliar as implicações sociais e ambientais do uso de energia elétrica e térmica provenientes de transformações químicas (BRASIL, 2002, p. 98). 3.2 Experimentação no Ensino de Química Por ser uma construção humana, e, portanto, histórica, a Química surge com o desenvolvimento de conceitos confrontando dados experimentais e observações cotidianas, em situação real, pela compreensão conceitual do que está além das aparências e das impressões primeiras. “Por isso, a situação experimental, a prática, a experimentação, jamais devem ser esquecidas na ação pedagógica” (BRASIL, 2006, p. 124). A experimentação é de grande importância tanto para os alunos quanto para os professores. Mas fazê-la por fazer é diferente de utilizá-la para uma compreensão adequada. Na comunidade científica autores como Chassot e colaboradores (1993), Hodson (1988), Machado e Mol (2008), Mortimer e Amaral (1998), Santos e Maldaner (2010), Driver e outros (1999), reconhecem a importância de estratégias 24 para aprendizagem de ciências com atividades envolvendo experimentos, defendendo de forma enfática essa abordagem no ensino. A experimentação é inerente à ciência química, então não devemos pensar em um ensino de química que não contemple tal atividade (GOIS, 2014). Por muito tempo aceitou-se a ideia de que a realização de atividades experimentais no ensino básico só era possível com a disposição de laboratórios altamente equipados. Hoje sabemos que é possível sim, adaptar essas atividades à realidade da escola, mesmo sem um ambiente específico como o laboratório. Nesse sentido é importante considerar a objetividade e finalidade da Educação Básica, na qual um dos principais focos é estimular a análise da realidade, a interpretação de contextos e reflexões para o desenvolvimento da cidadania, tendo posicionamento adequado num mundo modificado científica e tecnologicamente (BRASIL, 2017). Existem várias concepções sobre o papel exercido pela experimentação no processo de ensino e aprendizagem, assim como diferentes formas de conduzir a atividade experimental, que depende do objetivo e do aporte teórico em que se apoia o educador (SOUSA, 2015). A experimentação pode ser utilizada sob vários aspectos de abordagens, podendo ser ilustrativa, demonstrativa, investigativa e problematizadora. A opção pelo tipo de atividade experimental varia de acordo com a disponibilidade de espaço, materiais e o tipo de prática que for ser desenvolvida, bem como o propósito cognitivo que ela quer desenvolver no estudante. O mais importante por querer se utilizar de uma atividade experimental não é apenas fazer experimentos, mas que venha desenvolver uma visão crítica, que estimule o processo cognitivo do estudante e sirva como ferramenta no processo da aprendizagem (GUERRA et al., 2018, p. 836). Porém, nem sempre a sua utilidade é concretizada em aprendizagem, colocando assim sua potencialidade em questão e gerando críticas às formas como é incorporada em práticas pedagógicas (GOIS, 2014). Os experimentos podem propiciar o desenvolvimento de habilidades no aluno como a capacidade de analisar uma situação real ou simulada, a construção de uma explicação, testar a veracidade de sua hipótese e entender as consequências dela provenientes. Esses também ampliam e transformam as representações que os alunos têm sobre os fenômenos naturais, facilitando uma aproximação dos diversos 25 tipos de saberes, principalmente o conhecimento científico, e enriquecendo suas visões de mundo (MARTINS, 2014). Aquino e Cavalcante expressam que os estudantes podem resolver situações problemas fazendo uso de conhecimentos adquiridos ou pela tomada de decisões. E quando compreendem os fenômenos vivenciados e os associam com as temáticas científicas exploradas em sala de aula, conseguem firmar ligações mais permanentes de suas redes cognitivas, tornando as temáticas mais relevantes em sua formação (AQUINO; CAVALCANTE, 2017). O resgate da natureza experimental da Química e o seu diálogo com a realidade podem ser veículos de mudança. Mas é preciso ressaltar que a utilização de experimentos nas aulas de Química, por si só, não tem impactos positivos em relação à aprendizagem. As aulas experimentais podem ser um alicerce, que aliadas a práticas avaliativas mediadoras e reguladoras auxiliam, significativamente, no processo de aprendizagem dos estudantes (ANDRADE; VIANA, 2017). Para Hodson (1988, p. 3) “os experimentos vão além da (mera) observação; são eventos projetados e estritamente controlados, e é esse controle estrito que lhes dá sua força particular.” Nesse sentido, o autor aponta três questões didáticas que surgem dessa perspectiva. O primeiro é que o método científico tem poder efetivo quando é capaz de manipular eventos. O segundo é que a ciência orientada por experimento não é o único tipo de ciência, por si só não são suficientes para fornecer conhecimentos teóricos ou que nem sempre são necessários. O terceiro é que os experimentos são conduzidos dentro de uma matriz teórica particular, não existem experimentos independentes de teorias. As atividades experimentais não são apenas para comprovação de teorias ou tão simplesmente para motivação. É preciso que haja contribuição para se problematizar compreensões em volta da natureza da ciência provocando reflexão e levantando discussões pelos conhecimentos científicos (GUERRA et al., 2018). Ao fazer um recorte da análise de vários autores sobre as publicações voltadas para a experimentação no ensino de Química, a revista Química Nova na Escola (QNEsc) é uma das mais utilizadas. Martins, Delou e Cardoso (2019, p.143), afirmam que este periódico “constitui um espaço aberto ao educador, suscitando debates e reflexões sobre o ensino e a aprendizagem da Química.” Segundo Silva e Costa (2019, p.335), “a escolha por este periódico deve-se a sua grande circulação entre professores e pesquisadores da área de Ensino de Química.” Em seu trabalho 26 de análise de artigos publicados na seção Experimentação no Ensino de Química, Lisbôa (2015) traz a diretriz estabelecida pela revista para essa seção, que é divulgar experimentos para contribuição no tratamento de conceitos químicos no ensino médio e fundamental, que utilizem materiais de fácil aquisição, permitindo sua realização em qualquer das diversas condições das escolas brasileiras. Nos levantamentos feitos por Souza e Broietti (2017), da análise de artigos voltados para experimentação publicados na QNEsc, no intervalo de 1995 até 2016, verificaram que houve uma queda significante, nos últimos nove anos, das publicações especificamente na seção Experimentação no Ensino de Química em relação aos primeiros anos da revista, o que corrobora com que foi constatado no trabalho de pesquisa de Lisbôa (2015). Num trabalho de pesquisa de revisão quanto ao papel da experimentação no ensino de Química nas publicações da QNEsc, entre 2008 e 2018, Martins, Delou e Cardoso (2019), ressaltam que mesmo com a quantidade de artigos dedicados a essa abordagem, seja nesta revista ou nas demais, as contribuições dessas pesquisas em ensino de Química não vem chegando às salas de aula. Lisbôa (2015, p.202) atenta para um fato importante nas publicações direcionadas para a atividades experimentais, o número médio de artigos por revista diminuiu, mas aumentou o número de professores universitários e alunos de pós-graduação como autores, enquanto que diminuiu a participação de alunos de graduação e de professores da educação básica. O livro, seja físico ou virtual, sempre será um recurso muito importante. Apesar de não ser o único ao auxiliar o professor na sua prática docente e ao aluno em seus estudos, ele ainda é o meio mais utilizado. Ele é um direito do aluno da educação básica no Brasil, garantido por documentos legais. Quanto a abordagem da experimentação em livros didáticos de química, este é um dos principais aspecto analisados nos critérios para aprovação pelo PNLD, em que a experimentação possui uma proporção primordial na construção dos conceitos químicos e na compressão da realidade cotidiana, considerando o contexto escolar na qual não será necessário ambientes com estruturas semelhantes a de laboratórios de pesquisas ou nas indústrias para que estas atividades possam ser realizadas (BRASIL, 2017). 27 Para Andrade e Viana (2017), uma atividade experimental é um bom instrumento para se fazer acompanhamento do processo avaliativo, quando o professor, diante dessa proposta, deve se comportar como um mediador, pois a sua ajuda pedagógica é fundamental para que ocorram intervenções e proposições durante a realização da prática, proporcionando mais interatividade, dinamismo e reflexão. Sem subestimar as aulas cotidianamente ministradas de forma pragmática, a experimentação associada a outras estratégias de ensino é uma importante ferramenta no processo de ensino-aprendizagem de Química, quando utilizada para uma melhor e aprofundada compreensão desta ciência. Nessa perspectiva, é necessário um maior incentivo na formação continuada do profissional no ensino de Química da educação básica, visando a importância do docente em procurar e criar novas ideias fazendo uso da experimentação, a fim de serem publicadas, o que provocaria um avanço significativo na qualidade de suas aulas. 3.3 Termoquímica e o sensorial Os diversos modos de instrução são utilizados para estimular a memória sensorial em várias vias a fim de promover a motivação dos alunos ao integrar, organizar e reciclar novas informações acerca dos conceitos (PINTO et al., 2014). Segundo as OCNEM Pode-se, à luz dos conceitos químicos, entender as realidades, atingindo um nível de compreensão impossível pelos dados sensoriais ou pelas percepções primeiras. Uma vez de posse dos conceitos, pela interação pedagógica, os próprios dados sensoriais começam a ter outro sentido, outro lugar de inserção, outra compreensão. Com isso não se quer dizer que os dados sensoriais captam de forma errada o real, apenas que não captam as explicações que a Ciência/Química dá para as sensações/percepções (BRASIL, 2006, p. 124). Evidenciar a percepção sensorial nas metodologias para o ensino de Química, viabiliza a compreensão e aquisição de conhecimentos, se configurando como essenciais na promoção de um ensino mais justo que se aproxime o máximo do aluno conforme a perspectiva da educação básica (RIBEIRO et al., 2019). Devido ao seu caráter instantâneo, assim como preciso, a visão é ainda o sentido mais explorado no uso da experimentação para o ensino, tanto no aspecto 28 da observação, quanto na aquisição das informações e interpretação de dados coletados. Porém, Bueno (2018) ressalta a importância para o Ensino de Ciências de entender que nem sempre um significado está associado a uma única percepção sensorial, especialmente no Ensino de Química que é entendido por muitos como uma disciplina exclusivamente visual. Benite e colaboradores (2017) especificam que na experimentação, para que o aluno entenda os conteúdos estudados, são necessárias etapas fundamentais sobre como manusear equipamentos, realizar o controle de variáveis, observar, investigar, estruturar e registrar informações, fazendo com que os conhecimentos teóricos e práticos sejam complementares. Os autores ressaltam ainda que a percepção relativa ao tato, a percepção háptica, possibilita para além do controle sobre objetos, a assimilação das transformações pelas quais estes podem passar, como por exemplo o aquecimento, resfriamento e vibração. Laburú e Silva (2011, p. 730) explicam que o conhecimento dos objetos decorre de uma complexa e variada representação sensorial e de um cruzamento plurirrepresentacional em que a tomada de consciência é multissensorial e multicognitiva. A plasticidade e a colaboração dos vários sentidos humanos contribuem para essa apreensão. A compreensão inicial mais completa de um objeto, como, por exemplo, uma vara, passa pela avaliação visual de seu comprimento, mas sua rigidez ou peso apenas podem ser abstraídos por meio de uma experiência tátil, contando pouco o visual. Por isso, cada representação suporta processos cognitivos que são mais ou menos fáceis de realizar em um sistema semiótico do que em outros. Percebemos a todo momento coisas diferentes acontecendo ao nosso redor, tendo nossas percepções a tarefa de determinar como podemos responder ou desprezar as informações que recebemos. São os sentidos que nos dão um significado ao mundo. Os diferentes estímulos corporais que recebemos de forma agradável ou não, por meio do som, paladar, olfato, luz, cores e toque, são extremamente importantes para fixarmos memórias ou recorrermos às já existentes. Ao tratarmos de ensino e aprendizagem, novas informações ou complementação das que estão presentes em nossos conhecimentos, podem ser aguçadas fazendo uso de experiências a serem vivenciadas com esses sentidos. No caso específico do estudo da termoquímica, o contato de nosso corpo com o ambiente a nossa volta é uma valiosa estratégia. Pinto e colaboradores (2014, p. 62) dissertam que 29 [...] o estudante é estimulado sensorialmente a partir de instruções verbais e não verbais. [...]. os diversos modos de instrução são utilizados para estimular a memória sensorial em várias vias a fim de promover a motivação dos alunos ao integrar, organizar e reciclar novas informações acerca dos conceitos. É através das sensações ligadas a receptores de detecção de energia térmica, que podemos perceber e compreender a transferência de energia, em forma de calor, entre, por exemplo, nossa pele e o ambiente. “Isso porque a pele humana é um órgão sensorial dotado de terminações nervosas (receptores cutâneos) responsáveis pela obtenção de estímulos térmicos e sensações dolorosas” (BENITE et al., 2017b). Esses receptores, denominados de termorreceptores, fazem parte do sistema nervoso periférico e são terminações nervosas livres distribuídas por toda a pele, além das mucosas, das paredes digestivas e respiratórias. Esse receptores são sensíveis a variações térmicas em torno da temperatura corporal, 37°C. Também encontrados dentro do cérebro, especificamente no hipotálamo, são capazes de apontar mínimas variações da temperatura do ambiente (LENT, 2010). Retondo e Faria (2008) explicam que as moléculas do ambiente podem tanto transferir energia na forma de calor como também recebê-lo de nossa pele. Os autores apresentam algumas situações como é o caso de estar num ambiente ventilado e sentir frio pela transferência de energia de nossa pele para o ar, devido a diferença de temperatura. A outra exemplificação é sobre se molhar na chuva, ou ao sair de uma piscina, mar ou rio. 3.4 Dispositivos móveis e o ensino A forma de ensinar e aprender tem se reestruturado nos últimos anos com a inserção das novas tecnologias digitais, mesmo com uma aceitação de maneira praticamente homeopática. Mas durante os primeiros meses de 2020, abruptamente, junto com todos os setores da sociedade, a educação teve o desafio de mudança, para que toda a comunidade escolar pudesse se inserir no mundo digital, aderindo a hábitos para que pudessem dar continuidade ao desenvolvimento de seu processo de ensino e aprendizagem. 30 Não podemos mais negar a inserção das novas tecnologias digitais, principalmente as que têm uma forte ligação com os dispositivos de características móveis, como os smartphones. Em suas diretrizes de políticas para a aprendizagem móvel, a UNESCO (Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura), destaca a importância das tecnologias móveis devido sua praticidade de manuseio, relativamente acessíveis ao financeiro, ampliação da capacidade de aprendizagem, tanto quanto sua viabilidade de forma personalizada. Esse pontos potencializam o uso dessas tecnologias de forma a aumentar o volume e a diversidade de informações coletadas podendo ainda melhorar o atendimento de individualidades favoráveis ao desenvolvimento da aprendizagem (UNESCO, 2014) Ensinar e aprender com auxílio de dispositivos móveis tem se tornado um grande potencial para a produção de conhecimento e proposta de mudança de como nos relacionamos com as informações (NICHELE; SCHLEMMER, 2014). As autoras complementam que eles proporcionam aos professores e estudantes mobilidade e interface fácil de usar, podendo assim, contribuir para implementar diferentes estratégias de ensino e de aprendizagem, ampliando as possibilidades de ação e interação entre sujeitos, sujeitos e meio (incluindo os próprios dispositivos, aplicativos e o ambiente - local geográfico onde os sujeitos se encontram), bem como os processos de colaboração e a cooperação (NICHELE; SCHLEMMER, 2014, p. 1) A escola é uma das principais impactadas com a evolução das novas tecnologias, devido à afinidade da população jovem com o seu uso. Assim vem se refletindo uma preocupação de se estabelecer formas de ensino que implante a utilização de multimídias associadas a recursos tecnológicos para um melhor processo de ensino e aprendizagem (GRESCZYSCZYN; FILHO; MONTEIRO, 2016). É importante que o professor entenda essas mudanças e procure atualizar-se, no sentido de melhorar a prática pedagógica, atendendo às necessidades atuais na escola e na sociedade. Uma das formas de iniciar é podendo inserir dispositivos tecnológicos em suas aulas de Química, visando melhorar o processo de ensino, bem como romper com a prática conservadora estática (SILVA; SILVA; SILVA, 2015). 31 Com a proposta de aprimorar a aprendizagem e as práticas de ensino, os dispositivos móveis oferecem importante contribuição para a área educacional que é caracterizada pelos mais variados contextos, possibilitando a todos os sujeitos incluídos a oportunidade de mapear, acessar, manipular, criar, distribuir, compartilhar informações e conhecimentos a qualquer tempo e espaço (COELHO; MELLO, 2014) Com as proposições já mencionadas e o elevado número de utilização de dispositivos móveis como smartphones, novos aplicativos têm sido desenvolvidos. Hoje eles representam uma diversidade de utilizações, tais como: jogos, mídias sociais, livros, revistas e aplicativos educacionais para uma navegação que possibilite gerenciar e organizar as atividades e processos (SILVA; SILVA; SILVA, 2015). Nichele e Schlemmer (2014) entendem que a utilização de dispositivos móveis nos processos de ensino e de aprendizagem de Química, pode viabilizar oportunidades não possíveis em salas de aula convencionais, quando estes podem oferecer modelos e simulações, até manipulação virtual de representações das estruturas químicas, entre outras possibilidades. De acordo com Ferreira, Ribeiro e Cleophas (2018), dispositivos como o smartphone, além da portabilidade, oferecem diversos outros recursos, graças à presença de um sistema operacional avançado que permite, entre outras coisas, o acesso a uma variedade de aplicativos. O aspecto importante mais notório da evolução tecnológica é o fato da maioria dos jovens terem em seus dispositivos móveis uma câmera e acesso à internet. Isso é uma oportunidade dentro do ensino para possibilitar, por exemplo, o protagonismo na produção de vídeos, estando estes jovens presentes em todas as etapas dessa produção, desde a ideia inicial, o momento da gravação até a edição. Watanabe, Baldoria e Amaral (2018) concordam que esse tipo de atividade, a princípio não é difícil de ser realizada, sendo possível colocar o jovem como protagonista do seu conhecimento dando-lhe autonomia, orientação e motivação para aprender. Assim como outros recursos, os dispositivos propiciam uma diversidade de formas de utilização como modo de instrução permitindo o estímulo do cognitivo e promover a motivação dos estudantes ao incluir, coordenar e assimilar novas informações para seu próprio desenvolvimento. 32 3.5 Ensino de Química e produção audiovisual Segundo Almeida, Castro e Cavalcante (2014), a sociedade moderna tem o uso da linguagem em seu formato de som e imagem, como uma das suas principais características, sendo portanto o recurso audiovisual uma importante influência nesse meio. O uso de recursos audiovisuais, assim como suas produções não apresentam mais limites, visto que os vídeos são, hoje, considerados a base da divulgação da linguagem audiovisual, com o aumento da sua popularidade deixou de ser de uso exclusivo das emissoras de TV e se tornou acessível às pessoas comuns. Sendo assim, se multiplicaram os projetos de incentivos ao uso do vídeo em sala de aula, atuando como estratégia de diminuir a distância da escola aos avanços dos meios de comunicação na sociedade. (ALMEIDA; CASTRO; CAVALCANTI, 2014). O instrumento audiovisual, como ferramenta pedagógica, situa-se no âmbito de experiências que vêm se desenvolvendo nos últimos anos em busca de novos métodos de ensino, cada vez mais plurais e menos tradicionais, com base na perspectiva do ensino inovador. Nas ciências exatas e naturais, seu uso ainda se encontra tímido, sendo basicamente compostas por elementos documentais e videoaulas (BEZERRA; AQUINO; CAVALCANTE, 2017). Entre o estudante e a forma de comunicação, se encontra o professor que deve promover e incentivar a reflexão crítica de comunicação utilizada no aspecto de sua linguagem e de seu teor disseminado. Neste sentido, é relevante manifestar a questão de como os educadores poderão utilizar as Tecnologias da Informação e da Comunicação (TIC) em sala de aula, pois é importante ressaltar, que as aulas com esses recursos possibilitam uma forma diferenciada de aprendizagem estimulando a quem assiste, por meio do dinamismo, da integração da imagem e do som, possibilitando a recriação de formas inusitadas, de vivências dentro ou fora da escola (VASCONCELOS; LEÃO, 2012). Sá e Cedran (2015), afirmam que muito mais do que transmitir conhecimento, os educadores devem buscar alternativas que possibilitem a construção, o acesso e a socialização desse conhecimento. Quando nos referimos a questões relativas ao ensino de ciências e mais especificamente a química, nos deparamos com situações, muitas vezes, desfavoráveis a esta socialização, levando em conta que 33 um processo de ensino e aprendizagem não se apresenta tão simples como possa parecer. Quando se estabelece uma ligação das experiências cotidianas com os conhecimentos científicos desenvolvidos na sala de aula e esses são expressos por meio de produção audiovisual, os estudantes conseguem desenvolver habilidades como a decodificação de símbolos, a associação de dados e a observação (AQUINO; CAVALCANTE, 2017). Bezerra, Aquino e Cavalcante (2017), ao proporem a produção de curta metragem por estudantes, levantam alguns questionamentos quanto ao pensamento, de costume, que se faz do uso de recursos audiovisuais como passivos, ou seja, a utilização de obras já prontas como elemento de aprendizagem: O que nos impede de fazer nossas próprias obras para conseguir objetivos específicos dentro da sala de aula? Por que não romper com essa tradição de passividade? Existiria aprendizagem significativa nesse processo? Nesse sentido os autores acompanham e avaliam o processo de produção audiovisual de forma a encontrar respostas a tais perguntas. Junior e Benigno (2018) apontam algumas possibilidades que professor e aluno podem desfrutar da produção audiovisual, por exemplo a problematização, discussão, aprofundamento dos valores que podem trazer para o cotidiano e de seus múltiplos sentidos. Assim, esse recurso não seria apenas mais uma ligação entre linguagens e conhecimentos científicos, mas uma oportunidade de ação lúdica para apropriação do conhecimento, sendo que mais importante que o vídeo produzido é a relação entre o produto e o seu processo de criação. Para uma atividade de produção de vídeo, Junior e Benigno (2018) reportam que o produto final pode apresentar algum problema de qualidade técnica como imagem fora de foco, ruídos e corte de som ou imagem antes de finalização de falas. Contudo, é importante destacar que os estudantes e nem os professores não são profissionais da produção audiovisual, sem perder de vista que os objetivos da produção devem ser didáticos e, portanto, com aprendizado mútuo. 3.6 Experimentação, vídeos e socioconstrutivismo No tocante à teoria socioconstrutivista, Junqueira e Silva (2013) afirmam que o conceito de interiorização, transmissão sociocultural e a zona de desenvolvimento 34 proximal, são aspectos fundamentais a serem levados em conta para compreender o papel da experimentação em processos de ensino e aprendizagem em Química. Sendo que a interiorização não ocorre no vazio, os sujeitos estão inseridos no contexto sócio histórico. Assim, na experimentação, por exemplo, um estudante só poderá compartilhar significados com outros estudantes, se construir sua própria interpretação dos significados compartilhados por meio de uma participação ativa. Esses autores enfatizam ainda que na transmissão sociocultural, o objeto do conhecimento está mediatizado pela ciência como formação social, por sua história e por sua experiência. Apesar do estudante não criar os conceitos científicos, ele se apropria destes no processo da atividade de estudos, dessa forma a atividade experimental permite formas de apropriação se considerarmos o processo de aprendizagem de uma nova ciência dentro da cultura em que ela está inserida. E por último asseguram que a zona de desenvolvimento proximal indica a distância entre o nível de desenvolvimento real e o nível de desenvolvimento potencial de um indivíduo, ou seja, indica a distância entre o que pode fazer sozinho e o que pode fazer se assistida por um alguém mais experiente. O professor deve tentar orientar o aprendizado de modo a fazer com que o desenvolvimento potencial do aluno logo se transforme em real. Neste ponto a experimentação desenvolve o papel de associar às necessidades cognitivas intrínsecas do estudante no desenvolvimento de processos mentais superiores e, desse modo, as aulas experimentais podem ser usadas como ferramenta importante para estimular não só o aprendizado, mas também a convivência em grupo, propiciando trocas entre os sujeitos, necessariamente mediadas pela Cultura na qual estes indivíduos estão inseridos, que comumente não são alcançadas em uma aula meramente expositiva.(JUNQUEIRA; SILVA, 2013). É impossível negar a presença cada vez mais marcante das tecnologias em sala de aula, no entanto, na maioria das vezes o aluno é protagonista deste uso, que em grande parte a utiliza como forma de diversão e dispersão na escola, e no papel de coadjuvante se encontra o professor que não pode ficar alheio ao avanços e usos das tecnologias como ferramenta de aprendizagem, aproximando assim o cotidiano do estudante da prática pedagógica, facilitando uma melhor relação entre escola-aluno e professor-aluno (SILVA; LEITE; LEITE, 2016). 35 Além do mais, o estudante consegue migrar do papel de espectador ou observador para o papel de protagonista no processo de produção audiovisual, principalmente quando ele usa um tema específico da ciência. Tal movimento exige deste estudante a articulação de conhecimentos prévios e novos conhecimentos que podem ser adquiridos com a utilização das mídias digitais e com a mediação do professor, por exemplo. (AQUINO; CAVALCANTE, 2017) Da mesma forma que os instrumentos de trabalho mudam historicamente, o pensamento também se transforma, novos instrumentos de trabalho dão origem a novas estruturas sociais, novos instrumentos do pensamento dão origem a novas estruturas mentais (VIGOTSKY, 2007). 3.7 Produto Educacional e o MIT App Inventor As produções educacionais apresentadas ao final de uma pesquisa desenvolvida nos mestrados profissionais, são de caráter pedagógico com a proposta de unir teoria e prática, proporcionando aproximação entre produção científica e desenvolvimento profissional tecnológico, para aplicabilidade ao contexto do ambiente de ensino e aprendizagem, bem como uma forte ligação com o cotidiano do aluno (NIEZER et al., 2015). Hentges, Moraes e Moreira (2017), afirmam que fazer um discurso das implicações referentes à qualidade de ensino por meio de produtos educacionais não é algo simples como pegar uma receita e seguir seu passo a passo. Existe uma série de variáveis que devem ser levadas em consideração, a fim de que sejam supridas as necessidades da realidade existente e assim possibilitar que o produto impacte positivamente no cotidiano pedagógico coletivo. Nessa perspectiva o produto poderá fazer sentido para aprendizagem no contexto aplicado. A sociedade está num ritmo acelerado por encarar as demandas de mercado e de uma coletividade muito atraída pelas tecnologias digitais, que apresenta caráter de transformação contínua, em que vem prevalecendo a autonomia e seletividade do que se pode usar com o pouco tempo que há disponível. Quando o foco é o ensino não podemos tirar de vista os resultados alcançados dos produtos didáticos, de forma que se possa espelhar as variáveis e um diálogo efetivo de aprendizagem (GARCIA, 2016). 36 Segundo o Documento da Área de Ensino da CAPES, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, para avaliar o quadriênio 2013-2016, a produção educacional deve apresentar a descrição da categoria em que se inscreve, como por exemplo mídias educacionais; protótipos educacionais e materiais para atividades experimentais; propostas de ensino; material textual (livros didáticos ou paradidáticos e outros); materiais interativos; atividades de extensão (cursos, oficinas e outros); desenvolvimento de aplicativos (BRASIL, 2016, p. 44). Sendo os aplicativos uma alternativa para a produção educacional, a plataforma MIT App Inventor torna-se uma importante ferramenta para essa possibilidade. Segundo a plataforma MIT App Inventor (MIT, 2020), já são mais de 400.000 usuários ativos mensais únicos, com origem em 195 países, de onde já criaram quase 22 milhões de aplicativos. Essa plataforma é um ambiente que permite pessoas das mais variadas idades, até crianças, desenvolverem aplicações mobile de forma totalmente funcionais, para sistema operacional Android. A ferramenta de criação faz uso da programação visual intuitiva, em forma de bloco, possibilitando a construção de aplicativos engenhosos de bastante relevância, sem a pessoa possuir formação em programação. O usuário leigo em programação pode desenvolver aplicações com os mais diversos objetivos, como inserção de serviços fundamentados na web, leitura de códigos de barra, recebimento de dados através de sensores de orientação e posicionamento por geolocalização, cálculos estatísticos dos mais variados interesses e uma enorme quantidade de funcionabilidades, que se fossem desenvolvidas com a utilização tradicional da programação de códigos, seria necessário um conhecimento avançado nessa área (MACHADO et al., 2019). A ferramenta funciona em código aberto, portanto todos os projetos criados são guardados e dispostos numa galeria, que a plataforma gerencia e mantém o controle. O usuário pode adicionar qualquer projeto já desenvolvido junto aos seus próprios projetos, podendo editar e adaptá-los à realidade a qual se deseja aplicá-lo A plataforma dispõe de quatro tutoriais que são divididos nas categorias iniciante, intermediário e avançado (MIT, 2020). Em cada uma dessas categorias a ferramenta mostra passo a passo como criar um aplicativo de acordo com o nível de 37 manuseio que se vai adquirindo. Existe também no Youtube, vários canais com tutoriais e dicas para a criação de aplicativos no App Inventor. Após a realização do cadastro, é possível iniciar o desenvolvimento de aplicativos, como objeto educacional compatível para solução de problemas de um determinado contexto social. A criação ocorre em duas telas, a de Designer e a de Blocos. Na de Designer, conforme ilustrado na Figura 1, será feita toda a interface, adicionando botões, legendas, organizadores, animações, imagens, cores, dentre outros (GOMES; MELO, 2013). Figura 1: Tela de designer da plataforma MIT App Inventor Fonte: MIT App Inventor (2020). Já na tela de Blocos, como mostra a Figura 2, ocorrerá a manipulação, conexão de blocos, dos componentes adicionados na tela anterior, para serem codificados e sofrerem alterações ou realizarem ações como apresentação de listas, acesso à ferramentas, operações matemáticas, conexão por link e uma variedade de outras funcionabilidades (MIT, 2020). 38 Figura 2: Tela de blocos da plataforma MIT App Inventor Fonte: MIT App Inventor (2020). Em uma pesquisa bibliográfica realizada por Machado e colaboradores (2019), a respeito de publicação de trabalhos de pesquisas sobre o uso aplicativos educacionais desenvolvidos no App Inventor, para práticas metodológicas em sala de aula, os autores chamam atenção para o baixo número de experiências com o MIT App Inventor no Ensino de Ciências, quando constaram a distribuição das produções em cada área do conhecimento, como mostra o Quadro 1. Quadro 1: Distribuição das produções acadêmicas com o App Inventor no Ensino de Ciências. Fonte: Machado e colaboradores (2019). Com esses avanços, surgem mais desafios e um deles está ligado à formação dos professores para uma aprendizagem mediada por tecnologias das quais os estudantes já são digitalmente alfabetizados. “O projeto MIT App Inventor visa democratizar o desenvolvimento de software ao capacitar todas as pessoas, 39 especialmente os jovens, para passar do consumo de tecnologia à criação de tecnologia” (MIT, 2020). 4 OBJETIVOS 4.1 Geral O presente trabalho tem como objetivo propor aos professores de Química uma sequência de atividades envolvendo experimentação conjuntamente com a produção audiovisual dos alunos como estratégia de acompanhamento na aprendizagem da temática termoquímica. 4.2 Específicos Propor aos estudantes expressarem seus conhecimentos durante o processo de ensino-aprendizagem, pelo recurso da experimentação e da produção de vídeos. Possibilitar aos estudantes reformular ou evoluir os conceitos estudados em Termoquímica com socialização e discussão durante todo o desenvolvimento da pesquisa. Elaborar um produto educacional que auxilie os professores de Química no processo de ensino e aprendizagem da temática termoquímica. 5 PERCURSO METODOLÓGICO 5.1 Característica da pesquisa A pesquisa pode ser considerada como a forma de procurar as indagações propostas, e nesse sentido é a busca por conhecimento. De modo simples estamos fazendo pesquisa a todo momento em nosso dia a dia, porém, não a realizamos sempre de maneira científica. Pelo caminho científico, a pesquisa se dá por meio de estudo planejado, sendo sua caracterização dada pela metodologia de exploração de um problema. E conseguir respostas, além de explicações, com a execução do método científico, será seu escopo (PROVDANOV; FREITAS, 2013). 40 Fonseca (2012), ao falar sobre o conhecimento do senso comum, trata esse como um resultado da necessidade de resolver os problemas diários e que, portanto, não é programado ou planejado antecipadamente. Segundo a autora o conhecimento científico é um produto resultante da investigação científica. Surge não apenas da necessidade de encontrar soluções para problemas de ordem prática da vida diária, [...] mas do desejo e da necessidade de fornecer explicações sistemáticas que possam ser testadas e criticadas através de provas empíricas (FONSECA, 2012). Em relação às técnicas e mecanismos apropriados, adotados na condução deste trabalho, na coleta de dados, determinação da amostra com suficiente representatividade para análise posterior e consequente sustentação das conclusões, esta investigação é caracterizada como uma pesquisa qualitativa. Nela o pesquisador (professor) esteve imerso no espaço natural da pesquisa (sala de aula), esse próprio espaço foi a fonte direta para a coleta de dados, onde também houve relação dinâmica do mundo objetivo com a subjetividade do sujeito, Provdanov e Freitas (2013), disserta que na abordagem qualitativa os dados estatísticos não são o centro do processo de análise de um problema, no entanto a prioridade não é medir unidades. Reforçam ainda que Na abordagem qualitativa, a pesquisa tem o ambiente como fonte direta dos dados. O pesquisador mantém contato direto com o ambiente e o objeto de estudo em questão, necessitando de um trabalho mais intensivo de campo. Nesse caso, as questões são estudadas no ambiente em que elas se apresentam sem qualquer manipulação intencional do pesquisador. [...] Os dados coletados nessas pesquisas são descritivos, retratando o maior número possível de elementos existentes na realidade estudada. Preocupa- se muito mais com o processo do que com o produto. Na análise dos dados coletados, não há preocupação em comprovar hipóteses previamente estabelecidas, porém estas não eliminam a existência de um quadro teórico que direcione a coleta, a análise e a interpretação dos dados (PROVDANOV; FREITAS, 2013, p. 70). Dentro da pesquisa qualitativa, a observação é uma técnica que se destaca por ser muito utilizada. Esta técnica coleta dados e obtém relevantes aspectos da realidade, consistindo em analisar fenômenos, além de ver ou ouvir as informações captadas (MARCONI; LAKATOS, 2003). A observação possui subdivisões que são caracterizadas mediante as especificidades da pesquisa, como por exemplo, a observação participante que foi utilizada neste trabalho. 41 Marconi e Lakatos definem como observação participante a que consiste na participação real do pesquisador com a comunidade ou grupo. Ele se incorpora ao grupo, confunde-se com ele. Fica tão próximo quanto um membro do grupo que está estudando e participa das atividades normais deste. [...] O observador participante enfrenta grandes dificuldades para manter a objetividade, pelo fato de exercer influência no grupo, ser influenciado por antipatias ou simpatias pessoais, e pelo choque do quadro de referência entre observador e observado (MARCONI; LAKATOS, 2003, p. 194). Na investigação deste trabalho, as observações do pesquisador são também do professor, pois este encontrava-se incluído no ambiente da pesquisa, sendo assim membro deste grupo. Sua interação com os sujeitos da pesquisa o faz conhecedor das especificidades desse espaço de investigação, como as insatisfações dos estudantes e suas potencialidades. Levando em consideração que a estratégia da experimentação e produção de vídeos presume uma atuação mais enérgica dos estudantes na interação social e no desenvolvimento de seus conhecimentos, esta investigação fez uso de instrumentos para coletar dados acerca das concepções prévia dos alunos, questionário após exibição dos vídeos produzidos, questionário de avaliação da estratégia de ensino empregada, além dos registros de observação. 5.2 Os níveis de representação no ensino de Química É praticamente impossível não falar sobre ou não trabalhar com as “representações” em uma aula de Química, seja para uma espécie química, equação, fenômeno, gráficos, entre outros. De acordo com Wartha e Rezende O conceito de representação tem uma longa história, o que lhe confere uma multiplicidade de significados. Na filosofia ocidental, a ideia de representação está ligada à busca de formas apropriadas de tornar o ‘real’ presente, de aprendê-lo por meio de sistemas de significação. Nessa história, a representação tem-se apresentado em duas dimensões: a representação externa, por meio de sistema de signos como a pintura e a imagem, por exemplo; e a representação interna ou mental, a representação do ‘real’ na consciência (WARTHA; REZENDE, 2011, p. 276). São muitos os usos e os mais variados significados para o termo representação, pois vão desde a Filosofia, passando pela Sociologia, Psicologia, 42 Linguística, Pedagogia ou Didática (GIORDAN; VECCHI, 1996). Mesmo com sua diversificação de conceitos, este trabalho analisa a representação por meio de níveis de conhecimento químico, para potencializar o desenvolvimento do conhecimento no estudo dos conceitos voltados para o ensino e aprendizagem de termoquímica, na qual foram relevantes os aspectos das representações internas (pontos de vista e concepções) e os aspectos das representações externas (equações, gráficos e reações), Segundo Pauletti, Rosa e Catelli (2014), após 30 anos das proposições das dimensões para a representação do conhecimento químico por Johnstone (1982), se estabeleceu um certo consenso na literatura quanto às formas dessa representação no ensino e aprendizagem de Química, sendo formada por três níveis, o macroscópico, submicroscópico e o representacional. Sendo o primeiro nível relacionado com o perceptível e o observável na extensão do visível, a compreensão do que pode ser visto, cheirado ou tocado, os fenômenos em laboratórios ou de atividades sociais cotidianas (o fenomenológico). O segundo nível envolve modelos abstratos sobre entidades não diretamente perceptíveis, atômico-molecular, as espécies químicas (átomos, moléculas, íons). O terceiro nível envolve as informações pertinentes à linguagem química, são os símbolos, equações, fórmulas que servirão para cientista descreverem as teorias, bem como para que os alunos possam desenvolver o pensamento conceitual da química (o simbólico) (JOHNSTONE, 2000; MORTIMER; MACHADO; ROMANELLI, 2000; OLIVEIRA, 2010; PINTO et al., 2014). Nada obstante Jonhstone é um dos autores mais citados nas pesquisas que trabalham sobre a representação no ensino de química. Em suas definições iniciais, na década de 80, o autor faz uma relação entre os três níveis e com passar dos anos reformula este modelo com algumas alterações, dentre as quais se destaca a importância de se trabalhar os três níveis de forma interligadas. Johnstone (2000) afirma que a maioria das dificuldades de ensino e aprendizagem em Química se deve ao uso isolado dos níveis de representação. Essa pesquisa fez uso dos três níveis de representação importantes para a aprendizagem em Química, pois do ponto de vista didático, é necessário transitar nesses três componentes ou modos de representação do conhecimento dessa ciência, sem que nenhuma forma seja superior a outra, mas sim se complementam. 43 5.3 O contexto A proposta de ensino foi aplicada a estudantes de uma turma, a qual o pesquisador é professor na disciplina de Química, da segunda série do Ensino Médio da Escola Estadual de Educação Profissional Professor Walquer Cavalcante Maia, localizada no município de Russas, no estado do Ceará. O nível do Ensino Médio escolhido para a pesquisa, se deu pela organização curricular adotada pela escola, na qual o estudo de termoquímica ocorre no segundo semestre da segunda série. A escolha da turma de Enfermagem se deu pelo índice de frequência dos alunos, que foi verificado ser o melhor e a maioria dos alunos serem tímidos e assim apresentarem pouca interação durante as aulas. Os sujeitos da pesquisa são formados por 37 estudantes, sendo 15 do sexo masculino e 22 do sexo feminino, com faixa etária de 16 e 17 anos. A infraestrutura da escola conta com ambientes de aprendizagem, 12 salas de aula (08 climatizadas), 01 laboratório de Informática, 01 laboratório de ciências naturais, três laboratório de cursos técnicos (01 de massoterapia, 01 de enfermagem e 01 de hardware), 01 Biblioteca, 01 auditório climatizado, com capacidade para 150 pessoas e quadra poliesportiva. O currículo tem como diferencial a integração entre as disciplinas do ensino médio e dos cursos técnicos. O currículo dos cursos técnicos foi adequado com o objetivo de manter o conteúdo de acordo com o perfil de profissional desejado e em consonância com o que se requer deste quanto a sua atuação no campo de trabalho. Este currículo se baseia na necessidade de integrar o contexto sociocultural e econômico do Ceará. Respeitadas as especificidades regionais, a concepção dos currículos dos cursos de educação profissional tem como parâmetro as Diretrizes Curriculares Nacionais para a Educação Profissional Técnica de Nível Médio. Esta escola oportuniza aos jovens da cidade uma formação integral que possibilite o ingresso na Universidade ou no mundo do trabalho, seja de forma autônoma por meio do empreendedorismo ou no mercado formal através da prática de Estágio. Seu funcionamento é de tempo integral no ambiente escolar para a 1ª e 2ª série, na 3ª série os estudantes têm aulas do ensino regular em um turno e no outro estão em campo de estágio supervisionado. Os cursos técnicos são oferecidos 44 para formação em Administração, Enfermagem, Informática e Massoterapia que potencializam a absorção de mão de obra qualificada na região. Para o curso de Enfermagem, que é a formação da turma escolhida para aplicação da pesquisa, a carga horária é de 1260 horas teóricas e 600 horas de estágio. O perfil profissional desejado é o de concludente apto a realizar ações que visem à recuperação e reabilitação do indivíduo e da coletividade. Executar cuidados de enfermagem a pacientes com psicopatologias, em tratamento clínico/cirúrgico, ginecológico/obstétrico, pediátrico, de urgência/emergência e em estado grave. Suas áreas de atuação são os centros de saúde da família, centro de referência em saúde do trabalhador, fábricas, indústrias, associações, cooperativas e organizações não governamentais. 5.4 Organização estrutural Após a confirmação da turma como participante da pesquisa, por meio do termo de consentimento e responsabilidade, foi realizado o levantamento quanto ao uso de aparelho smartphone ou tablet, sobre a produção de vídeos, edição de vídeos e acesso à internet (Apêndice A). Nos dias atuais, é comum que a maior parte dos alunos possua tecnologias cada vez mais sofisticadas que desempenham variadas funções, como tablets, smartphones, notebooks entre outros (SILVA; SILVA; SILVA, 2015). Nesse sentido, o levantamento de informações acerca da disponibilidade e utilização de dispositivos móveis da intervenção pedagógica, possibilitou verificar que todos os alunos participantes da pesquisa possuíam celular tipo smartphone. Apenas um aluno respondeu não ter realizado gravações de vídeo com dispositivos móveis. Sobre a realização de edição de vídeos, apenas cinco alunos responderam nunca terem feito edição de qualquer vídeo. Nesse sentido, as informações levantadas foram importantes para se manter o planejamento e desenvolvimento da pesquisa e assim então ser aplicada. A estratégia didática foi organizada numa sucessão de sete encontros estruturados. Os três primeiros encontros foram destinados para uma sondagem de levantamento de conhecimentos prévios sobre os termos importantes para estudo em termoquímica, com realização de aulas expositivas e dialogadas, 45 experimentação e realização de atividade de sala de aula com questões de múltipla escolha. Para esses três primeiros encontros foram planejados slides para projeção, fazendo uso de animações de entrada e saída de textos, de imagens, de gifs e de vetores de indicações do direcionamento de transformações, Além de preparar os slides, foi necessário estudo do mesmo, pelo mediador antes de cada encontro, não apenas para domínio mas também com objetivo de se estabelecer ligação entre a exibição de uma animação e outra dos principais pontos, com indagações que permitissem os alunos interagirem entre si e com a própria projeção. O quarto e quinto encontros envolveram a experimentação, produção e edição de conteúdo audiovisual dos experimentos. O sexto e sétimo foram destinados para exibição das produções audiovisuais e discussão dos experimentos, finalizando com a aplicação de questionário teste como avaliação pedagógica e questionário sobre a estratégia de ensino empregada. 5.5 Estratégia de Ensino Cada encontro foi referente a duas aulas, totalizando 100 minutos. Os ambientes foram preparados com antecedência para uma melhor otimização do tempo pedagógico. 5.5.1 Primeiro encontro Antes do início da aula foi reforçado para os alunos que a sequência de atividades a ser desenvolvida para o tema de termoquímica naquele momento, era referente a pesquisa de mestrado no qual o pesquisador era o próprio professor e que tinha como objetivo analisar as contribuições dessa abordagem sem identificação de qualquer um dos sujeitos da pesquisa bem como não considerar como certo ou erradas suas respostas ou colocações durante o processo. O objetivo desse encontro foi realizar a introdução da temática termoquímica com algumas reflexões de situações cotidianas, coletar dados, por meio de questionário, sobre os conhecimentos prévios acerca destas situações e realizar experimento. 46 Esse encontro ocorreu na sala de aula e seu início (10 minutos), se deu com a entrega e leitura do texto Climatização artificial do ambiente e saúde (Apêndice B), que abordou um assunto bem próximo da realidade dos alunos, apresentando termos que estariam presentes durante todo o estudo da temática, como por exemplo temperatura, frio, quente, calor e energia. Nesse texto foi importante não trazer a definição desses termos, mas apenas abordá-los. Foi pedido que durante a leitura os alunos destacassem alguns termos que considerassem importantes para o estudo dessa temática e ao final da leitura alguns destes foram compartilhados e anotados no quadro. Após a leitura, os alunos foram orientados a responderem um questionário (20 minutos) que estava impresso junto a folha do texto (Apêndice C). Foi feita a leitura de cada questão juntamente com os alunos, esperando até que o último respondesse para passar adiante. As respostas coletadas foram analisadas antes do segundo encontro, para se identificar as dificuldades e já explorá-las durante os encontros seguintes. Com os dados já coletados, foi iniciado o estudo do conteúdo de termoquímica (40 minutos), com a projeção de slides (Apêndice D). Nesta aula foram explorados os tópicos sistemas e vizinhança, temperatura, energia, calor, entalpia e variação de entalpia, sempre estabelecendo ligações entre os tópicos estudados e o texto lido. A projeção foi realizada no quadro de escrever da sala, o que oportunizou explorar detalhes dos slides com auxílio de pincel. Ao fazer uso desse recurso, foi importante optar pela menor quantidade de textos possíveis e expor detalhes significativos, afim de estimular os estudantes a absorverem as imagens e organizarem suas ideias. A projeção foi realizada antes para se observar a iluminação e harmonia para uma boa visualização. Esses slides juntamente com os diálogos durante sua exposição, serviram como base para uma junção entre cotidiano e conteúdo, bem como uma preparação para posterior interação com a prática de experimentos relacionados com o tema. No final da aula (10 minutos), os alunos realizaram dois experimentos ilustrativos (Apêndice E). Para Sales e colaboradores (2019), a experimentação Ilustrativa ocorre após os estudos teóricos, objetivando aprofundamento desses estudos, possibilitando assim uma melhor compreensão do que foi estudado naquele momento. A atividade experimental ilustrativa pode ser significativa, uma vez que empregada de maneira a 47 reforçar a construção do conhecimento, desde que não tenha sido ilustrada apenas pela demonstração em si (TAHA et al., 2016). O primeiro experimento envolveu a evaporação dos líquidos água, acetona comercial e álcool etílico de uso doméstico 70 ºINPM (Instituto Nacional de Pesos e Medidas) sobre a pele na região do antebraço, na qual puderam observar diferentes sensações de frio. O experimento foi elaborado a partir de uma leitura na Web de autoria de Silveira (2013). Este experimento foi realizado com o auxílio de três alunos, que puderam passar de fila em fila gotejando as gotas de cada líquido no braço de cada aluno, como mostra a Figura 3. Figura 3: Experimento sobre evaporação de líquidos Fonte: Próprio autor (2019). O segundo experimento (20 minutos), envolveu o contato do dedo indicador de uma mão com água fria enquanto que o indicador da outra mão em contato com água morna, como mostra a Figura 4, em seguida os dois dedos foram colocados em contato com água a temperatura ambiente causando sensações contrárias às anteriores. Esse segundo experimento, denominado de frio ou quente, foi adaptado do trabalho realizado por Quadros e colaboradores (2015). Foi realizado com o auxílio de quatro alunos, sendo um para a distribuição dos copos descartáveis, o segundo para adicionar água fria nos copos, o terceiro adicionando água morna nos copos e o quarto adicionando água à temperatura ambiente. 48 Figura 4: Experimento quente ou frio? Fonte: Próprio autor (2019). 5.5.2 Segundo encontro O objetivo do segundo encontro foi dar continuidade ao estudo do conteúdo de termoquímica, fazendo uso de texto no início da aula, experimento e atividade de sala. Este encontro ocorreu na sala de aula, sendo o início (20 minutos), com a entrega e leitura do texto (Apêndice F) Qual a diferença entre temperatura e sensação térmica? Os alunos foram orientados a fazerem destaques de pontos que achassem importantes ou que fossem dúvidas, no qual foi possível reforçar o estudo da aula passada, fazendo uma breve retomada no sentido de contribuir para o seguimento da aula nesse encontro. Após a leitura, foi dado seguimento ao estudo do conteúdo (50 minutos), com a continuidade da projeção dos slides. Na aula, foram explorados os tópicos processos endotérmicos e exotérmicos, equação termoquímica e as dissoluções endotérmicas e exotérmicas, estabelecendo conexão entre os tópicos estudados e pontos importantes no texto lido. Após o estudo dos tópicos, os alunos receberam uma folha com questões de múltipla escolha (Apêndice G) para uma atividade de sala (30 minutos), e um gabarito para fazer registro das opções consideradas pelo aluno como a correta para cada questão. As questões foram retiradas de livros e de website (FELTRE, 2008; FONSECA, 2016; PENA, 2017). 49 Os alunos responderam individualmente as questões no gabarito, que foi recolhido assim que cada um terminou. Após a entrega do gabarito, os alunos se juntaram em duplas para discutir as respostas, como mostra a Figura 5. Esse momento foi importante para refletir sobre sua resposta junto a do colega, antes que a resposta correta fosse informada pelo professor. O objetivo dessa atividade foi fazer com que as duplas chegassem a um consenso quanto a resposta e assim pudessem interagir independente da resposta final está correta ou não. Figura 5: Momento da discussão em dupla da atividade de sala Fonte: Próprio autor (2019). 5.5.3 Terceiro encontro O objetivo desse encontro foi finalizar os tópicos de estudo de termoquímica e realizar, junto aos alunos, a preparação de execução do quarto encontro. Esse encontro ocorreu na sala de aula e o seu início foi com uma breve retomada (15 minutos) do que foi abordado na aula anterior, focando nos principais pontos que foram dúvidas para os alunos. A aula deu continuidade com a exploração dos últimos tópicos do estudo de termoquímica, Lei de Hess, entalpia padrão e entalpia de ligação (40 minutos), fazendo uso da projeção de slides. Após o estudo foi entregue uma folha com resumo dos tópicos (Apêndice H), com alguns espaços em branco para preenchimento pelos alunos, a fim de exercitar a memória do que foi abordado. Esse resumo serviu para consulta quando o aluno precisou. 50 O tempo restante desse encontro (30 minutos), foi destinados para a divisão da turma em 6 equipes, nas quais os alunos ficaram agrupados para recebimento da folha de orientações (Apêndice I) e leitura, como preparação para o próximo encontro. Essas orientações foram elaboradas seguindo alguns critérios dos trabalhos desenvolvidos por Junior e Benigno (2018) e Santos e Leão (2018). As orientações passaram por algumas alterações durante a leitura. Os alunos perceberam que o fluxo de pessoas perto do laboratório, onde seriam feitas as gravações, poderia interferir de forma a atrapalhar o momento. Nesse sentido ficou acordado que durante a gravação, dois alunos ficassem do lado de fora, pedindo silêncio de quem estivesse passando pelo local. Outro ponto de observação dos alunos foi quanto a presença ou não da fala durante a execução dos experimentos, ficando acordado ser uma opção aberta para a equipe escolher. Terminada a leitura das orientações, o professor apresentou para as equipes (15 minutos), por meio da projeção de slide, os experimentos a serem executados no próximo encontro, detalhando os materiais, procedimentos e como poderiam ser executados. Após apresentação dos roteiros, realizou-se o sorteio dos experimentos para as equipes, sendo dois experimentos repetidos devido a quantidade de equipes. Ao final foi pedido que cada grupo já fosse distribuindo entre os próprios membros, as atribuições de cada um, podendo assumir as funções de executores do experimento, operadores de câmeras e editores do vídeo. 5.5.4 Quarto encontro O objetivo do quarto encontro foi realizar a execução dos experimentos e a gravação, sendo quatro tipos diferentes de experimentos. Um desses (Apêndices J), ocorreu no laboratório e envolveu a observação da evaporação de água, álcool etílico e acetona comercial, com a variação de temperatura verificada num termômetro, Figura 6, sendo este experimento, uma adaptação do experimento que foi realizado no primeiro encontro. 51 Figura 6: Experimento sobre evaporação de líquidos Fonte: Próprio autor (2019). O segundo experimento (Apêndices K), realizado no laboratório, teve relação com a dissolução endotérmica e exotérmica, Figura 7, sendo este uma adaptação do trabalho realizado por (BARROS, 2009). Figura 7: Experimento sobre dissolução endotérmica e exotérmica Fonte: Próprio autor (2019). O terceiro experimento (Apêndices L), foi realizado na sala de multimídia da escola e envolvia contato de um termômetro com água fria e outro com água morna, Figura 8, por um determinado momento, em seguida os dois termômetros são transferidos para um recipiente com água a temperatura ambiente, sendo este experimento uma adaptação do experimento que foi realizado no segundo encontro. 52 Figura 8: Experimento sobre mudança de ambientes de diferentes temperaturas Fonte: Próprio autor (2019). O quarto experimento (Apêndice M), foi realizado na sala de multimídia da escola e envolveu o toque em objetos, Figura 9, que davam a ligeira sensação de se apresentarem com temperaturas diferentes, experimento este adaptado do trabalho de Amaral e Mortimer (2001). Figura 9: Experimento sobre sensação térmica ao toque de objetos diferentes Fonte: Próprio autor (2019). Para a gravação, todas as equipes dispuseram de aparelhos smartphones, sendo no mínimo dois aparelhos de gravação por equipe e um de reserva para possível substituição. Os alunos buscaram seguir as orientações para gravação, quando se organizaram no sentido de gravar em ângulos diferentes, ficando um mais distante 53 mostrando toda a equipe executando o experimento e outro mais próximo mostrando os detalhes da execução. Para execução desses experimentos a turma ficou dividida em três espaços, duas equipes foram direcionadas para o laboratório, outras duas equipes foram direcionadas para sala de multimídia e as demais equipes ficaram na sala de aula se preparando para sua vez. Nesse momento foi necessário o auxílio de um colega de trabalho para agilizar o acompanhamento das equipes que estavam na sala de aula, enquanto o professor ficou se revezando entre o laboratório e a sala de multimídia, organizando as equipes. Antes da gravação oficial, foi disponibilizado tempo para cada grupo realizar um teste da execução de seu experimento, bem como gravá-lo, para se organizarem e detectarem possíveis erros. As equipes que optaram por falar os procedimentos durante a gravação, acabaram desistindo da fala, devido à dificuldade de se manter sequência uniforme da execução do experimento com a fala. Com o término da execução do experimento e da gravação, as equipes se direcionaram para a sala de aula, para resolver os questionamentos presentes no roteiro, fazendo registro dessas respostas no caderno, para possível consulta no encontro de exibição dos vídeos. Mesmo com as orientações dadas para a edição dos vídeos, era possível aparecer dúvidas e nesse sentido foi mantido contato com os responsáveis pelas edições, utilizando rede social. 5.5.5 Quinto encontro O objetivo desse encontro foi realizar a análise das edições nas produções audiovisuais e receber as que já estivessem prontas. Para a realização desse encontro foi utilizado o ambiente da biblioteca da escola, Figura 10, no qual foi reservado um espaço com uma mesa e computador, para que cada equipe pudesse se dirigir até o professor, e juntos analisarem a produção realizada. Se na análise, o vídeo já fosse considerado pronto para ser exibido, este era copiado para o computador do professor. Para as demais equipes que tinham ainda alguma modificação a fazer, foi estabelecido acordo para prazo de entrega, bem como a manutenção de contato para acompanhamento e suporte. 54 Esta análise ocorreu levando em consideração por exemplo, a cor da fonte, tamanho e posição adequada das legendas, quanto a presença de fundo musical, foi analisado volume e adequação da música. Não foi especificado a utilização de um aplicativo para edição, visto que os alunos já tinham prática de edição de vídeos com aplicativos específicos. Ao final do encontro o professor informou aos alunos que a exibição ocorreria no próximo encontro e seria no laboratório de enfermagem. Figura 10: Momento de análise das edições dos vídeos produzidos Fonte: Próprio autor (2019). 5.5.6 Sexto encontro O objetivo do sexto encontro foi exibir os vídeos e lançar questionamentos para as equipes espectadoras, a fim de que pudessem formular uma resposta e compartilhá-la com as demais equipes. Este encontro ocorreu no laboratório de enfermagem da escola, onde dispõe de espaço adequado para exibição. Foi necessária uma organização com antecedência do ambiente para teste do projetor, teste da caixa de som e a disposição de mesas e cadeiras para acomodação das equipes. 55 Ao entrar no laboratório, os alunos receberam uma folha com os questionamentos referentes a cada vídeo (Apêndice N), identificados por títulos. Após a acomodação das equipes, foi dado início a exibição dos vídeos, de forma que ao final de cada vídeo as equipes tivessem entre 10 e 15 minutos para formular uma resposta para cada questão e assim compartilhar com as demais. As respostas dadas foram exploradas de maneira a se tirar o máximo de dúvidas possíveis, estimulando a equipe produtora do vídeo a ajudar as demais equipes a chegarem a uma conclusão em suas respostas. Ao término do encontro alguns alunos pediram que o experimento de dissolução endotérmica e exotérmica fosse realizado no próximo encontro com os que não puderam fazer, pois acharam interessante este experimento após assistirem o vídeo. Foi explicado que devido ao tempo não poderia realizar tal como foi na produção audiovisual, mas poderia fazer com esses alunos uma demonstração. Figura 11: Momento da exibição dos vídeos produzidos Fonte: Próprio autor (2019). 56 5.5.7 Sétimo encontro O objetivo desse encontro foi realizar uma avaliação sobre a proposta de ensino aplicada e executar, de forma demonstrativa, o experimento sobre a dissolução endotérmica e exotérmica. O início desse encontro se deu com a demonstração da dissolução endotérmica e exotérmica, na qual foi disponibilizado quatro tubos de ensaio, dois contendo hidróxido de sódio com água, tampados com rolhas e dois contendo ácido cítrico com água, não totalmente dissolvidos, a fim de que os alunos pudessem vivenciar as sensações térmicas dessas dissoluções ao mexerem os tubos de ensaio e tocarem no fundo, Figura 12. Não foi necessário um roteiro para a realização desse momento, visto que o mediador realizou a transferência dos solutos e da água para os tubos. Ao final foi aplicado avaliação da proposta de ensino (Apêndice O). Figura 12: Experimento em sala sobre dissolução endotérmica e exotérmica Fonte: Próprio autor (2019). 57 5.6 Instrumentos de coleta de dados Questionário para levantamento das concepções prévias Esse questionário (Apêndice C) coletou dados dos conhecimentos prévios dos alunos acerca de termos importantes para o início do estudo de termoquímica, como frio, quente, calor, energia e temperatura. Partimos do pressuposto de que quanto mais conhecimento o pesquisador tem de seus participantes da pesquisa, mais próximo são os meios para se alcançar os objetivos propostos. Para Castro e Ferreira (2015), os professores não podem ignorar o caráter consensual dos conhecimentos prévios dos alunos, ao contrário, tem-se que conhecer essas concepções, as quais são muitas vezes oriundas do senso comum. Os autores afirmam ainda que Durante o processo de ensino e aprendizagem, percebe-se que muitos estudantes – embora saibam conceituar da forma cientificamente aceita quando colocados em uma situação-problema – demonstram que esses conceitos não foram de fato compreendidos. É comum que o conteúdo ministrado pelo professor seja apenas decorado, não internalizado. A partir dessas considerações, fica aparente a existência de dificuldades na construção de conceitos científicos, o que dificulta também o processo de ensino e aprendizagem destes (CASTRO; FERREIRA, 2015, p. 28). Questionário sobre tópicos estudados na aula expositiva e dialogada Esse questionário (Apêndice G) ocorreu no meio do processo, após as aulas expositivas e dialogadas do conteúdo e da atividade experimental realizada na própria sala. Questionário pós exibição das produções audiovisuais Constituiu de questionamentos (Apêndice N) após a exibição de cada vídeo, momento que as equipes formularam uma resposta para ser compartilhada com as demais equipes. 58 Questionário de avaliação da proposta Com este instrumento procuramos conhecer a opinião dos pesquisados acerca da estratégia de ensino aplicada na sala de aula, com o objetivo de verificar a sua eficiência e aceitação. Este instrumento foi elaborado quanto ao aspecto da estrutura e organização, problematização do tema, estratégia de ensino e a condução do professor (Apêndice O). 5.7 Análise dos dados A organização e análise de dados foram realizados por meio de análise de conteúdo. Segundo Bardin (2011, p. 15), a análise de conteúdo é um conjunto de instrumentos metodológicos cada vez mais sutis em constante aperfeiçoamento, que se aplicam a "discursos" [...] extremamente diversificados. [...]. Absolve e cauciona o investigador por esta atração pelo escondido, o latente, o não aparente, o potencial de inédito (do não dito), retido por qualquer mensagem. Para a autora (2011, p. 148) “classificar elementos em categorias impõe a investigação do que cada um deles tem em comum uns com os outros. O que vai permitir o seu agrupamento é a parte comum existente entre eles.” Essa tarefa auxilia o pesquisador na reinterpretação das informações coletadas, alcançando uma melhor compreensão dessas para além de uma simples leitura. 6 RESULTADOS E DISCUSSÃO Os seguintes resultados são referentes aos instrumentos voltados para o levantamento das concepções prévias sobre os termos e conceitos importantes para o estudo de termoquímica, as respostas sobre os tópicos estudados nas aulas expositivas e dialogada, as respostas pós exibição dos vídeos e as respostas da avalição da estratégia de ensino aplicada. 6.1 Concepções prévias A análise desse instrumento foi organizada segundo o critério de palavras- 59 chave citadas em maior frequência. Segundo Junior e Silva (2017), o conhecimento prévio é primordial para nortear o professor na discussão das etapas seguintes, possibilitando o entendimento de como esses sujeitos desenvolvem o conhecimento, podendo também intervir de forma significativa na aprendizagem. O questionário para análise das concepções prévias dos alunos foi composto por 4 questões. A questão 1, “Ao entrarmos numa sala com ar condicionado, sentimos frio. E se entrarmos molhados nessa mesma sala? Você já sentiu a mesma sensação em alguma outra situação? Descreva e explique.” Objetivamos com essa questão realizarmos o levantamento de situações vivenciadas pelos alunos e analisarmos como poderiam associar o fenômeno da sensação de frio com o fluxo de energia, na forma de calor, entre o corpo e o meio. Nas respostas dadas para a primeira pergunta da questão foi possível verificar que 78% dos alunos indicaram ser uma situação de mais frio, 16% responderam que era apenas frio e 6% não responderam. Já na sequência com a segunda pergunta da questão, a maioria, 76%, afirmaram já ter vivenciado alguma outra situação parecida, enquanto 19% responderam nunca ter passado por algo parecido e 5% não responderam, conforme a Figura 13. Figura 13: Resposta da segunda pergunta da questão 1 Fonte: Próprio autor (2019). De acordo com a conceituação de Quadros e colaboradores (2015, p. 211), “quando um líquido evapora, geralmente há um consumo de energia. Se esse 60 líquido está em contato com o nosso corpo, consumirá parte da energia térmica presente no nosso corpo, dando uma sensação de frio.” Nesse sentido, ficou evidente que os alunos não compreendem o fluxo de energia, na forma de calor, entre o corpo e o líquido sobre a pele. Dos alunos que responderam terem sentido a mesma sensação em alguma outra situação, descreveram essa situação, mas não conseguiram explicar. Com a ausência de explicações para a situação de frio mencionada na questão, acreditamos ter uma relação com a não compreensão dos alunos de que este fenômeno ocorre com a evaporação da água, que segundo Quadros e colaboradores (2015) é consequência da absorção de energia, na forma de calor, proveniente da pele. Desse modo os alunos não conseguem explicar que o frio verificado está relacionado com a perda de energia, na forma de calor, pela pele para a água. Algumas das respostas dos alunos estão transcritas abaixo. Aluno 03: “Frio. Sim ao passar molhado na frente do ventilador”. Aluno 11: “Sentiremos mais frio, sim ao tomar banho pela manhã pois as temperaturas são menores”. Aluno 12: “Sentimos mais frio, sim já vivenciei, porém não sei como descrever”. Aluno 26: “Sentiremos mais frio. Sim, ao tomar banho e passar na área de ventilação, não tenho uma explicação”. Apesar de não conseguirem explicar, foi possível verificarmos nas descrições, situações bem semelhantes que foram organizadas em três grupos. No primeiro grupo, com 11% dos alunos, descreveram terem vivenciado o mesmo fenômeno após sair de banho no mar, tanque ou piscina. No segundo grupo, 8% dos alunos, mencionaram em suas descrições a situação de saírem do banho e passarem em frente ao ventilador ligado. No terceiro grupo, 16% dos alunos, colocaram na descrição que essa sensação foi observada devido ao clima frio do ambiente. As descrições feitas são muito importantes no sentido de que se apresentam como um norte para que o professor possa abordá-las fazendo uso das exemplificações durante o desenvolvimento do conteúdo. Nesta questão ficou evidente a necessidade de reforçar a compreensão dos alunos sobre as mudanças dos estados de agregação e como a energia, na forma de calor, está envolvida na ocorrência dessas transformações. 61 A aproximação das concepções desses alunos em torno do fenômeno da evaporação da água sobre a pele, foi realizada por meio de exemplificações experimentais em sala de aula, após o estudo do envolvimento de energia nas transformações de estados de agregação da matéria. Os alunos gotejaram água, álcool etílico e acetona comercial, como mostra a Figura 14, em regiões diferentes do braço e tiveram a sensação de frio ao soprarem nos três líquidos. Ao falarem de suas interpretações da sensação de frio sentida, as primeiras respostas foram referentes apenas a considerar o fenômeno como sendo endotérmico. Figura 14: Experimento em sala sobre evaporação de líquidos Fonte: Próprio autor (2019). Quando questionados sobre porque ser endotérmico, alguns alunos responderam que era devido o processo “retirar calor” do corpo e por isso sentimos frio. Outros alunos responderam que seria a “transferência de energia” do corpo para a água. Nesse momento foi importante refletir sobre os termos retirar calor e transferir energia, no qual os alunos chegaram à conclusão de que deveríamos usar o termo transferência de energia, na forma de calor. Ao serem questionados sobre a diferença na sensação de frio sentida ao soprar os três líquidos, verificamos algumas respostas relacionadas apenas a diferença de volatilidade e outras respostas, mais elaboradas, incluindo uma relação com as interações intermoleculares envolvidas nos três líquidos, que foi importante para complementar os questionamentos. 62 Com a questão 2, “Ao toque da sirene da escola para sairmos, pegamos na lateral do assento da cadeira para afastar e levantarmos, neste momento observamos sensação térmica diferente no metal e no plástico. Como você explicaria essa diferença?”, objetivamos fazer o levantamento de como os alunos puderam relacionar materiais de constituições diferentes que estão a uma mesma temperatura e ao toque das mãos parecerem estar com temperaturas diferentes. De acordo com o objetivo da questão, a análise foi organizada em três categorias, sendo as respostas consideradas satisfatórias (apresentaram correta relação entre a taxa do fluxo de energia com equilíbrio térmico ou calor específico), respostas consideradas parcialmente satisfatórias (respostas que mencionam apenas sobre a condutividade térmica ou calor específico como explicação), e as respostas insatisfatória (apresentaram equívoco quanto a temperatura e calor ou incoerência mesmo não fazendo uso desses termos). Podemos observar a distribuição dessas respostas observando a Figura 15. Figura 15: Respostas para questão 2 Fonte: Próprio autor (2019). Nessa questão foi possível ainda organizar seis grupos de respostas que apresentavam semelhança, as quais buscavam relação com os diferentes modos de pensar sobre calor propostos por Amaral e Mortimer (2001), por meio de um perfil conceitual para calor, dividido em cinco zonas. A zona realista, que é relacionada com a ideia de calor ligada apenas sensações de quente e de frio, sem uma reflexão sobre sua natureza, podendo ser encontrado nesta zona o senso comum sobre calor e temperatura. Na zona animista encontramos a relação de calor como substância 63 viva ou capaz de constituir a vida. A zona substancialista é a consideração do calor como uma substância inerte que pode penetrar outros materiais. Na zona empírica encontramos o calor relacionado com medidas de temperatura. Na zona racionalista de calor é pensado como uma relação entre a diferença de temperatura e o calor específico. Quanto a semelhança nas respostas, verificamos que 33% dos alunos responderam que a diferença está associada a melhor condução térmica do metal, sendo caracterizadas como perfil conceitual de calor na zona racionalista. 22% mencionaram em suas respostas que a diferença é devido ao metal absorver ou perder mais calor, respostas que se enquadram na zona substancialista, assim como as dos alunos, 8%, que mencionaram que a diferença estaria associada ao plástico ser um isolante. 14% responderam que a diferença é pelo metal ser mais frio, sendo estas enquadradas na zona realista. 6% mencionaram sobre o calor específico ser diferente, zona racionalista. As demais respostas não se enquadraram em nenhuma das zonas do perfil conceitual de calor. Algumas respostas dos alunos estão transcritas abaixo. Aluno 1: “O metal conduz mais temperatura que o plástico”. Aluno 8: “Porque o metal perde mais calor para o ambiente”. Aluno 19: “O metal é mais frio que o plástico”. Aluno 21: “O metal fica mais frio que o plástico, pois o plástico é isolante”. Nesta questão foi importante destacar as dificuldades apresentadas pelos alunos de se utilizar termos como calor, taxa do fluxo de energia, calor específico e equilíbrio térmico para exemplificar o fenômeno. Segundo Mortimer e Amaral (1998), ao fazermos uso da sensação de quente e frio, os estudantes são levados a pensar que as sensações nem sempre correspondem a uma diferença real de temperatura, o que é explicado recorrendo-se a conceitos como condutividade térmica e calor específico. Nesse sentido tornou-se necessário explorar essas dificuldades durante o desenvolvimento da aplicação da estratégia. Depois do estudo sobre a diferença entre temperatura e calor, fizemos a utilização de exemplificação experimental em sala de aula, a fim de estabelecer uma discussão sobre os termos mencionados. Os alunos deixaram um dos dedos indicadores imerso em água, num copo descartável, a uma temperatura próxima de 45 °C e o outro dedo indicador imerso 64 em água, num outro copo, a uma temperatura próxima de 10 °C, como mostra a Figura 16. Quando perguntado sobre que sensação estavam tendo, responderam que num copo a água estava fria e no outro a água estava morna. E quando perguntados sobre o que iriam sentir ao retirarem os dois dedos e submergir na água de um terceiro copo com temperatura ambiente, 29 °C, a maioria respondeu que não sentiria frio e nem quentura, já que a temperatura estava a do ambiente. Figura 16: Experimento sobre a troca de ambientes com diferentes temperaturas Fonte: Próprio autor (2019). Logo após a transferência dos dois dedos para a água a temperatura ambiente, os alunos ficaram surpresos quando observaram que o dedo que estava na água a uma temperatura elevada passou a lhes dar a sensação de frio e para o dedo que estava na água com temperatura baixa, verificaram a sensação de quentura. Esse momento foi importante para reforçar que as sensações não estão estritamente associadas à diferença real de temperatura, sendo mais coerente se fazer essa interpretação analisando o fluxo de energia com a diferença de temperatura entre os corpos. A questão 3, “Quando misturamos o sabão em pó na água, para lavar roupas, observamos a sensação de quentura. Você poderia explicar essa mudança?” Objetivamos com essa questão explorar como os alunos poderiam associar o aquecimento nas mãos com o fluxo de energia na dissolução do sabão. Sendo considerada como resposta satisfatória a relação que o aluno poderia fazer de aquecimento da mão devido a energia liberada pela dissolução. 65 De acordo com a proposição anterior, não foi possível verificar nenhuma resposta satisfatória ou próxima, sendo que 52% dos alunos não conseguiram responder. Com essa questão foi possível organizar cinco grupos de respostas semelhantes, 11% responderam que estava relacionada ao aumento de temperatura do soluto, 14% responderam que a explicação é devido a agitação das partículas. 8% responderam que é devido ao aumento da concentração e 20% acrescentaram em suas respostas o fato de terem vivenciado essa situação. Algumas respostas dos alunos estão transcritas abaixo. Aluno 5: “Essa mudança de temperatura ocorre pelo aumento da concentração, já passei por isso”. Aluno 10: “Ao misturar água com sabão, vai aumentar a agitação das moléculas causando o aumento da temperatura”. Aluno 11: “A mistura das partículas provoca agitação levando ao aumento da temperatura”. Aluno 27: “Porque quando as moléculas de sabão entram em contato com água começa a se agitar provocando o aumento da temperatura”. A maioria das respostas apresentaram uma relação confusa entre os níveis de conhecimento químico fenomenológico e teórico. De acordo com Oliveira e Marques (2019, p. 69), “as concepções dos estudantes distantes da visão científica se devem à ausência da relação entre os níveis submicroscópico e macroscópico do conhecimento químico. A dissolução envolve, de forma simultânea, processos endotérmicos e exotérmicos, na qual pode ser caracterizada como exotérmica se a energia liberada for maior do que a energia absorvida. De acordo com Barros (2009), a dissolução endotérmica está relacionada com a dissociação, pelo menos parciais, das interações iônicas ou da separação das moléculas e o processo exotérmico está ligado a formação das interações íon-dipolo. Em sua pesquisa sobre ensino de processos endotérmicos e exotérmicos, Barros (2009) defende a ideia de se trabalhar a discussão de aspectos microscópicos que permitam abordar a dinâmica dos fenômenos de transferência de energia. Assim uma explicação molecular dos fenômenos é necessária, de forma a enriquecer a compreensão desses fenômenos. 66 Nesse sentido, o resultado da questão mostrou a necessidade de se detalhar esse tópico de estudo da termoquímica, trilhando pelos aspectos microscópicos e macroscópicos durante a aplicação da estratégia de ensino. Este questionário nos possibilitou a observação de que a maioria dos alunos apresentaram certa confusão ao tentarem relacionar os principais termos dos enunciados, não estabelecendo corretamente uma associação desses termos com a energia cinética média das partículas, a energia envolvida e sua própria observação do fenomenológico. Para Castro e Ferreira (2015), as principais representações feitas ao conceito de calor são que este é tido como um caráter material e é visto como sinônimo de quente ou de altas temperaturas, como foi verificado nas respostas. Para Amaral e Mortimer (2001), a ideia de calor está, desde os seus primórdios, relacionada à ideia de quente. Desta forma, a primeira noção de calor está ligada à sensação térmica de quentura. Nesse sentido é possível observar que essa ideia permanece enraizada. Segundo Castro e Ferreira (2015), na relação entre calor e temperatura, há um obstáculo presente na variação semântica apresentada pela palavra calor, que também é associada para representar um desconforto relacionado à situação climática. Os autores afirmam ainda que essa concepção alternativa pode constituir uma outra dificuldade de ensino-aprendizagem quando se considera o calor como uma exclusividade de ambientes nos quais a sensação térmica é de quentura. 6.2 Questionário sobre tópicos estudados na aula expositiva e dialogada A análise dos dados coletados desse instrumento (Apêndice D) foi organizada de forma estatística, mediante quantidade de respostas corretas. O questionário foi composto por 8 questões de múltipla escolha, na qual passou por análise e sugestões de outro professor de Química atuante na escola na qual a pesquisa foi aplicada. A aplicação desse questionário ocorreu após as aulas expositivas dialógicas, ao final do terceiro encontro. Os alunos receberam o questionário e um gabarito que foi devolvido assim que cada um terminasse de responder. Após o recolhimento dos gabaritos, se juntaram em duplas para discutir suas respostas e socializá-las com as outras duplas e com o professor. Finalizamos esse momento com a correção das questões. 67 Para inicializar a socialização das respostas, foi importante encorajar os alunos a apresentarem suas respostas para as outras duplas, visto que uma parte considerável da turma se apresentou tímida para estabelecer diálogo durante as aulas expositivas. Esse estímulo aos alunos foi interessante ao passo que possibilitou uma melhor interação entre os próprios alunos, contribuindo de forma significativa a mediação e o processo de aprendizagem. Com este questionário buscamos fazer uma relação com as respostas do questionário sobre as concepções prévias, utilizando questões que envolvessem a interpretação da energia envolvida na mudança de estado físico de agregação da matéria e nas dissoluções. As demais questões envolveram a interpretação da variação de entalpia em reações de combustão, em equações termoquímicas, em diagramas de entalpia e na entalpia dos reagentes e nos produtos. Quadro 2: Atividade de sala de aula Questões Acertos Q1, “Ao se sair molhado em local aberto, mesmo em dias quentes, sente-se uma sensação de frio. Esse fenômeno está relacionado com a evaporação da água que, no caso, está em contato com o corpo humano. Essa sensação de frio explica-se 66% corretamente pelo fato de que a evaporação da água” Resposta correta: é um processo endotérmico e retira calor do corpo. Q2, “Nossas atividades cotidianas estão cheias de exemplos que envolvem conhecimentos científicos, como por exemplos os que estão ligados aos processos termoquímicos ilustrados abaixo. A queima do gás butano e a secagem das roupas. Os exemplos ilustrados acima podem ser definidos, respectivamente, como 87% processos” Resposta correta: exotérmico e endotérmico. Q3, “Em um texto encontramos a seguinte frase. “Quando a água sofre fusão, ocorre uma reação química exotérmica”. Na frase há” 76% Resposta correta: dois erros, porque não se trata de reação química nem o processo químico é exotérmico. Q4, “Cerca de 80% da energia consumida no mundo deriva da queima de petróleo, carvão ou gás natural, que são fontes energéticas não-renováveis e irão se esgotar a médio ou longo prazo. Uma das alternativas, para resolver o problema, é o uso da 74% biomassa, matéria orgânica que, quando fermenta, produz o biogás, cujo principal componente é o metano. A queima do metano se dá pela equação CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) ΔH = - 888 kJ/mol 68 Em relação a essa equação, analise as afirmativas a seguir, classificando-as em verdadeiras ou falsas. • A reação de combustão do metano é exotérmica. • A entalpia dos reagentes é menor que a entalpia dos produtos. • A variação de entalpia, nesse caso, indica que a quantidade de calor absorvida é de 888 kJ/mol. A sequência correta é Resposta: V – F – F. Q5, “Em casas de artigos esportivos é comercializado saco plástico contendo uma mistura de limalha de ferro, sal, carvão ativado e serragem de madeira úmida, que ao serem ativados produzem calor. Esse produto é utilizado em acampamento e 79% alpinismo para aquecer as mãos ou fazer compressas quentes numa contusão. O calor obtido provém de uma dissolução” Resposta: exotérmica. Q6, O seguinte diagrama de entalpia apresenta dados referentes a algumas substâncias químicas. 56% Com base no gráfico, indique o item verdadeiro das seguintes afirmações. Resposta correta: A formação de CO2(g) a partir de substâncias simples é exotérmica. Q7, Caldeiras são máquinas térmicas utilizadas como fonte de energia em processos industriais, para produção de vapor de água a partir de combustível sólido (lenha) ou líquido (óleo). Marque a denominação correta para o tipo do calor envolvido nas máquinas térmicas e na produção de vapor, respectivamente. 71% Resposta correta: Exotérmica e endotérmica. Q8, “Nos diagramas a seguir, são observados patamares de entalpias de substâncias ou de misturas de substâncias. O diagrama que quantitativamente indica as entalpias relativas de 1 mol de etanol líquido, 1 mol de etanol gasoso e dos produtos da combustão de 1 mol desse álcool, 2 CO2(g) + 3H2O(g), é” 53% Resposta correta: Fonte: Próprio autor (2019). 69 Ao fazermos a relação dos resultados do questionário das concepções prévias com os resultados do questionário sobre os tópicos estudados durante as aulas expositivas dialógicas, observamos progresso na compreensão sobre o fenômeno da evaporação da água, bem como a distinção desse fenômeno como sendo um processo endotérmico. Enquanto nenhum aluno conseguiu explicar a evaporação da água sobre a pele na questão 1 do questionário sobre as concepções prévias, verificamos 66% de respostas corretas para a questão Q1 deste questionário, que tratava sobre o mesmo assunto. Ainda que exemplificado experimentalmente esse fenômeno na sala de aula, alguns alunos apresentaram dificuldade para responder essa questão. Na discussão sobre essa questão, percebemos que alguns alunos não compreenderam a sensação de frio associada a evaporação da água sobre a pele e relacionaram esse fenômeno a um processo exotérmico, por interpretarem que havia liberação de energia, na forma de calor, para o corpo. Nesse momento, outros alunos que tinham respondido corretamente à questão, relembraram de como a energia estava envolvida na mudança do estado físico líquido para o gasoso, citando o exemplo da evaporação da água, álcool etílico e acetona comercial feita em sala de aula, fazendo com que os demais compreendessem o fluxo de energia para essa situação. Esse avanço também é perceptível ao se relacionar os resultados das questões que envolveram a compreensão das dissoluções endotérmicas e exotérmicas nos dois questionários. Enquanto o primeiro questionário apresentou um elevado número de ausência de resposta e respostas incoerentes para esse tópico de termoquímica, no segundo questionário, na questão Q5, revelou um índice elevado, 79 %, de respostas corretas na compreensão de dissolução exotérmica. Os alunos comentaram que não sentiram necessidade de discussão para essa questão, devido ficar esclarecido na socialização em duplas, as dúvidas que tiveram. Mesmo assim, fui insistido que falassem como o fluxo de energia estaria envolvida nesse fenômeno. Uma equipe comentou que o próprio enunciado deixa claro que a mistura dos componentes presentes no saco “produzem calor”, levando a entender que essa produção de energia seria liberada e assim o fenômeno classificado como exotérmico. Ao Analisarmos as questões Q2, Q4 e Q7 nas quais expressaram em seus enunciados os termos queima e combustível, observamos um resultado de acertos 70 superior a 70%, o que nos leva a interpretar que a maioria dos alunos compreenderam que os fenômenos que envolvem combustão serão característicos de fenômenos exotérmicos. Na questão Q2, foi possível verificar incompreensão na interpretação sobre a secagem das roupas ao associar essa situação com os processos exotérmicos e endotérmicos. A discussão sobre a questão Q1 acabou sanando as dúvidas para a questão Q2. A discussão da questão Q4 ficou focada na interpretação da entalpia dos reagentes ser maior ou menor que a entalpia dos produtos. Na exploração dessa questão, a compreensão foi facilitada quando se retomou a leitura do enunciado, destacando-se a palavra queima e o sinal negativo do ∆H na equação termoquímica. O esboço, no quadro, de um diagrama de entalpia para representar as entalpias dos reagentes e dos produtos, levando em consideração a equação termoquímica da questão, facilitou a compreensão dos alunos quanto aos patamares de entalpia e o sinal do ∆H. Durante a correção da questão Q7, foi possível verificar uma predominância de interpretação equivocada entre os alunos que responderam errado. Essa interpretação foi que o calor envolvido nas máquinas térmicas seria endotérmico. Esse grupo de alunos interpretou apenas sobre a energia absorvida pela máquina e não pela queima de combustíveis sólidos para gerar o vapor. Um aluno complementou a correção da questão mencionando que a queima da lenha e do óleo estariam transferindo energia para a máquina e que seria aproveitada pelo líquido que se transformaria em vapor. Quanto à intepretação da formação de vapor ser um processo endotérmico, observando unanimidade nas respostas, encerrando assim a correção desta questão. O resultado de acertos das questões que envolveram a interpretação de variação de entalpias em diagramas de entalpia, Q6 e Q8, foi próximo de 50%. Diante do resultado, foi importante se realizar uma discussão mais detalhada dos patamares de entalpia das substâncias nesses diagramas. Durante a correção da atividade, foi verificado que a incompreensão na questão Q6 estava relacionada a interpretação do caminho da reação, reagente/produto, nos itens disponibilizados. Nesse sentido foi importante construir a equação termoquímica de cada item passo a passo e relacioná-los com o diagrama de entalpia da questão, que facilitou a compreensão dos alunos que responderam errado essa questão. 71 Na discussão da questão Q8 foi verificado que os alunos fizeram uma correta relação entre os patamares de entalpia do etanol gasoso e líquido, mas acabaram interpretando que o produto da reação apresentaria maior entalpia por se apresentarem como gases, levando em consideração apenas os estados físicos de agregação das substâncias envolvidas no fenômeno, mesmo o enunciado da questão mencionando que se tratava de uma reação de combustão. Durante a correção foi importante destacar que apesar dos produtos se apresentarem no estado gasoso, estes eram substâncias diferentes dos reagentes e que por serem gases não teriam necessariamente entalpia maior que outras substâncias no estado líquido ou sólido. Ao usar o exemplo de combustão do metano, Barros (2009) explica que nessa reação, há energia absorvida para o rompimento das ligações das substâncias reagentes e energia liberada na formação de ligações das substâncias produzidas. Ressalta que, nesse caso, se pode afirmar que, em módulo, a energia liberada é maior do que a energia absorvida, confirmando que todas as reações de combustão são exotérmicas, que é o que acontece tanto para a questão Q7 como para a questão Q8, que tratam de fenômenos de combustão. Independentemente do número de respostas certas ou erradas para o questionário, essa atividade propiciou uma melhor interação entres os alunos, pois compartilharam as respostas entre si, inicialmente como duplas possibilitando um encorajamento para uma discussão com toda a turma. Vale ressaltar também a importância que os experimentos realizados em sala de aula foram cruciais para essa participação mais ativa, uma vez que os alunos fizeram associações do que era discutido com o que vivenciaram nos experimentos. 6.3 Questionário durante a exibição dos vídeos Para exibição dos vídeos a sala foi organizada com a separação da turma em seis grupos, os da mesma formação para os experimentos, identificados com números de 1 a 6. Após a exibição de cada vídeo, questões foram disponibilizadas, os grupos discutiram e formularam uma resposta, menos a que realizou o experimento no vídeo exibido. O tempo para os grupos responderem cada questão durou entre 8 e 10 minutos. Um membro de cada grupo foi escolhido para dar resposta formulada pela equipe, enquanto os demais o ouviam. 72 As respostas foram agrupadas em três classificações, adaptadas do modelo proposto por Silva, Silva e Kasseboehmer (2019) e de Fernandes e Campos (2014), utilizando os critérios nivelados: a) resposta coerente (RC) – apresenta aplicação adequada do conhecimento científico; b) resposta parcialmente coerente (RPC) – apresenta pelo menos uma afirmação correta, mas sem explicação; c) resposta incoerente (RI) – explicação incorreta. Após exibição dos vídeos1 do experimento sobre evaporação de líquidos, quatro grupos responderam as questões 1 e 2, enquanto os dois grupos que fizeram o experimento esperaram. Na questão 1, “Como podemos relacionar o fluxo de energia e a diminuição de temperatura observados nos experimentos com a água, acetona e álcool?”, os critérios analisados foram: RC – trata sobre o fluxo de energia, a evaporação dos líquidos e a diminuição de temperatura; RPC – aborda apenas um dos aspectos da RC e não inclui explicação; RI – não descreve nenhum dos aspectos da RC ou os descreve de forma incorreta. As respostas de três grupos foram classificadas como coerentes e a resposta de um grupo como parcialmente coerente. A seguir apresenta-se duas respostas para essa questão. Grupo 3: “Nos três líquidos observamos a diminuição da temperatura, e no mais volátil a diminuição da temperatura foi mais rápida.” RPC. Grupo 5: “A evaporação de líquidos é um processo endotérmico, pois absorve energia de sua vizinhança, resultando na ruptura das interações intermoleculares e diminuição de temperatura do sistema.” RC. A resposta do grupo 3 apenas descreve a diminuição da temperatura sem fazer menção ao aspecto do fluxo de energia para ocorrência do fenômeno da evaporação, ou seja, apresentou somente o modo de representação fenomenológico, observado no vídeo. Na análise da discussão sobre o fenômeno de resfriamento após derramar acetona na mão, Oliveira e Marques (2019) atentam para a dificuldade que os alunos apresentaram em argumentar, no aspecto submicroscópico, a relação da absorção de energia e as interações intermoleculares. Já na resposta do grupo cinco identifica-se, diferentemente, uma satisfatória relação dos aspectos pertinentes ao critério de resposta coerente. Ao 1 https://www.youtube.com/watch?v=2NI8VJmf7rU, https://www.youtube.com/watch?v=3kZTA3IxuTI&t=2s. 73 final da apresentação de todas as respostas, foi importante destacar a complementação da RPC levando em consideração o fluxo de energia e a evaporação. Na questão 2, “Ao sairmos molhados após um banho num local ventilado, sentimos frio. De acordo com os conhecimentos sobre termoquímica como podemos explicar essa sensação de frio?”, se utilizou os critérios: RC – faz afirmação sobre o fluxo de energia, a evaporação da água sobre a pele, diminuição de temperatura e sensação de frio; RPC – borda apenas um dos aspectos da RC e não inclui explicação; RI – não descreve nenhum dos aspectos da RC ou se os descreve é de forma incorreta. As respostas de dois grupos foram classificadas como coerentes e as dos outros dois grupos como parcialmente coerente. A seguir, a transcrição de duas respostas. Grupo 1: “A água em contato com o corpo absorve energia da pele e do meio, evaporando após o rompimento das forças intermoleculares. O processo é endotérmico pois absorve energia do nosso corpo, causando a sensação de frio porque houve diminuição de temperatura da pele.” RC. Grupo 4: “É um processo endotérmico porque a água retira energia do corpo, causando a sensação de frio.” RPC. Na resposta do grupo 4 aparece “processo endotérmico” sem especificar qual, visto que o enunciado não discrimina o fenômeno da evaporação, uma vez que esse aspecto seria esperado nas respostas. Na resposta do grupo 1 podemos verificar que conseguiram identificar mais de uma informação ou aspecto químico implícito. Segundo Quadros e colaboradores (2015, p. 210), “Quando uma pessoa sai da piscina, é comum a sensação de frio, [...] porque a água que está em contato com a pele evapora e, nessa evaporação, utiliza parte da energia térmica do nosso corpo.” Ao final das respostas destacou-se a importância de mencionar o fenômeno da evaporação para a situação da questão. Em seguida ocorreu a exibição dos vídeos2 do experimento sobre dissoluções endotérmicas e exotérmicas, que foi realizado por dois grupos, os demais responderam as questões 3 e 4, após exibição. 2 https://www.youtube.com/watch?v=mdBuZ2ZO7zc&t=9s, https://www.youtube.com/watch?v=1WnrcYs-HhI&t=17s. 74 A questão 3, “Dos solutos utilizados no experimento, quais apresentam o princípio de dissolução para bolsas térmicas de aquecimento e quais apresentam o princípio de dissolução para bolsas térmicas de resfriamento?”, teve como critério: RC – indicação do hidróxido de sódio e do sabão para dissolução com desprendimento de energia e consequente aquecimento, indicação do cloreto de amônio e ureia para dissolução com absorção de energia e consequente resfriamento; RPC – afirma apenas sobre um dos aspectos da RC; RI – não descreve nenhum dos aspectos da RC ou descreve de forma incorreta. Todas as respostas classificadas como coerentes. Grupo 3: “O sabão em pó e o hidróxido de sódio para bolsa térmica de aquecimento. Já o cloreto de amônio e a ureia na bolsa térmica de resfriamento.” RC. É importante destacar a unanimidade das respostas como coerentes, mesmo que, os grupos que responderam não terem realizado o experimento para tocar nos tubos de ensaio e perceberem a sensação de quentura. Tendo, portando, o vídeo uma importante contribuição nos conhecimentos adquiridos durante a estratégia. Para a questão 4, “Como poderíamos explicar a sensação de quentura nas mãos ao dissolvermos sabão em pó na água?”, foram utilizados: RC – argumenta sobre fenômeno ser um processo exotérmico, aborda sobre o fluxo de energia e aquecimento da mão; RPC – explicação incompleta abordando apenas parte da RC; RI – não descreve nenhum dos aspectos da RC ou descreve de forma incorreta. Dois grupos tiveram suas respostas classificadas como RC e as dos dois outros grupos como RPC. Grupo 4: “Porque é um processo exotérmico.” RPC. Grupo 6: “Nossa mão aquece porque recebe calor, pois o processo exotérmico na dissolução do sabão é mais energético do que o endotérmico.” RC. O grupo 4, embora tenha classificado o fenômeno como exotérmico, não o explicou, enquanto o grupo 6 além de classificar, fez relação do fluxo de energia com os processos envolvidos. Segundo Barros (2009), na dissolução exotérmica o balanço energético mostra uma liberação de energia pelo sistema em forma de calor, visto que inicialmente a temperatura se eleva, caracterizando um aumento da energia cinética e diminuição da energia potencial total, até que o sistema perda energia para a vizinhança e se restabeleça o equilíbrio térmico. Ao final das 75 respostas dessa questão foi importante ressaltar a presença também do processo endotérmico na dissolução exotérmica. É importante destacar que nos dois vídeos fica notório a expressão facial de surpresa dos alunos ao tocarem os tubos de ensaio e sentirem o aquecimento e resfriamento. Isso foi muito importante para que as demais equipes que não realizaram o experimento ficassem curiosas e desejarem também sentir a mesma sensação dos que fizeram o experimento. Nesse sentido os alunos pediram para que o experimento fosse realizado num outro momento com quem não fez. Em seguida foi exibido o vídeo 3 sobre o experimento fluxo de energia e variação de temperatura, produzido por um grupo e após exibição os outros cinco grupos responderam à questão 5, “Quando estamos com febre, geralmente nosso corpo fica quente, mas sentimos frio. De acordo com os conhecimentos sobre termoquímica, como explicaríamos essa sensação de frio?”. Nessa questão foram analisados os critérios: RC – aborda sobre o fluxo de energia pela diferença de temperatura entre o corpo e o meio, e sobre a sensação de frio pela perda de energia do corpo para o ambiente; RPC – aborda sobre a diferença de temperatura, mas não menciona sobre o fluxo de energia; RI – descreve os aspectos da RC de forma incorreta. Três respostas foram classificadas como RC e duas respostas como RPC. Grupo 2: “O corpo fica em uma temperatura maior que a do ambiente perdendo energia para o meio, o que provoca a sensação de frio.” RC. Grupo 3: “A pessoa sente frio por causa da diferença de temperatura com o ar.” RPC. A resposta do grupo 3 ficou incompleta, faltando mencionar o fluxo de energia, enquanto o grupo 2 utilizou em sua resposta, pensamento teórico conceitual de calor para relacionar a sensação térmica. De acordo com Atkins e Paula (2013), calor diz respeito à transferência de energia, pela diferença de temperatura entre o sistema e suas vizinhanças, essa diferença de temperatura indicará a direção do fluxo de energia térmica. Foi importante ressaltar, após as respostas, a relevância de se analisar nessa situação o fluxo de energia pela diferença de temperatura. 3 https://www.youtube.com/watch?v=soIhoo0PtiA&t=16s 76 Finalizamos as exibições com o vídeo4 sobre o experimento do toque em objetos, que foi produzido por um grupo e após a exibição os outros cinco grupos responderam à questão 6, “Em ambientes climatizados, quando tocamos em objetos diferentes com a mesma, temos a sensação de frio para uns e outros não, como metais e madeira. Como podemos compreender essa sensação?” Nesta questão foram analisados os critérios: RC – trata da constituição do objeto, da taxa de transferência de energia, aborda sobre calor específico e condução térmica; RPC – cita pelo menos um dos aspectos da RC e não explica; RI – não descreve nenhum dos aspectos da RC ou descreve de forma incorreta. Três respostas foram classificadas como RC, uma como RPC e outra como RI. Grupo 1: “Está relacionado com o calor específico dos componentes do objeto, que recebe energia mais rápido. O metal e vidro tem maior condução térmica, isso faz pensar que estão mais frios que a madeira e o plástico.” RC. Grupo 3: “O espelho e o zinco absorvem energia mais rápido que o apagador e a madeira.” RPC. Grupo 6: “Depende do material e do calor específico, que absorve mais calor em menor intervalo.” RI. O grupo 3 não se aprofundou em sua resposta com os conhecimentos teóricos, restringindo-se apenas a representação fenomenológica. Na resposta do grupo 6 é importante destacar a incoerência do “absorve mais” para a situação do enunciado, quanto a quantidade de energia transferida, visto que não haverá variação de temperaturas consideráveis da mão ou dos objetos no mesmo ambiente. Segundo Mortimer e Amaral (1998), a sensação de quente e frio, nem sempre correspondem a uma diferença real de temperatura, o que é explicado recorrendo-se a conceitos como condutividade térmica e calor específico. A exibição dos vídeos para toda a turma foi de fundamental importância para cada um que contribuiu de alguma forma. Esse momento de socialização não poderia ser de forma assíncrona, pois os alunos não ficaram atentos apenas para a execução dos experimentos, eles observaram também a produção do vídeo, mesmo não sendo esse objetivo do momento. Ao final de cada vídeo os alunos trocaram experiências quando perguntavam entre si que softwares foram utilizados, como que alguns fizeram para tirar marca d’água, entre outros detalhes. Esses pormenores 4 https://www.youtube.com/watch?v=YLjg5mGAi18&t=6s 77 aumentavam as expectativas para o vídeo seguinte, tomando a atenção de todos para capa, abertura do vídeo, efeitos de transição e até o fundo musical, quando alguns cantaram a letra da música que aparecia em áudio apenas como instrumental. 6.4 Questionário de avaliação da estratégia aplicada Neste questionário pudemos verificar por meio da escala Likert como os alunos avaliaram a proposta de ensino, levando em consideração a estrutura dos ambientes utilizados, a organização do tempo, a clareza e suporte oferecido pelo professor na condução da estratégia, a relevância dos experimentos, a produção audiovisual e a discussão do conteúdo dessas produções. No final do questionário foi pedido que os alunos pudessem dar sugestões ou fazerem críticas como forma de contribuir para essa estratégia. Essas sugestões e críticas foram organizadas conforme a estruturação do questionário e serão apresentadas nas seções a seguir. 6.4.1 Sobre a estrutura e organização No questionamento sobre os ambientes destinados para a proposta de ensino serem adequados, 46% concordaram fortemente, esse mesmo percentual apenas concordou e 8% não concordaram nem discordaram. Nesse sentido, os espaços disponibilizados, além da sala de aula, como a biblioteca da escola, o laboratório de ciências e uma sala organizada para exibição dos vídeos e socialização dos questionamentos tiveram contribuição importante para o desenvolvimento da estratégia, como mostra a Figura 17. 78 Figura 17: Sugestões de três alunos quanto aos ambientes Fonte: Próprio autor (2019). De acordo com Quadros e colaboradores (2015), é importante que se indique um espaço físico que se constitua num ambiente propício para o desenvolvimento do processo dialógico, para que a construção de significados e a formação de conceitos aconteçam. No questionamento sobre o tempo de execução destinado para a proposta de ensino ser adequado, 62% concordaram fortemente, 32% concordaram e 6% discordaram. É importante destacar neste resultado os 6% discordantes, que acreditamos estar associado ao prolongamento da discussão sobre os questionamentos após a exibição dos vídeos. No planejamento para este momento estipulamos o tempo de duas aulas, totalizando 100 minutos, para que a discussão sobre os vídeos exibidos fosse concluída, o que não foi suficiente. Ao perguntarmos aos alunos sobre a possibilidade de continuar a discussão em outro dia ou seguirmos dando continuidade, apenas três alunos sugeriram que devíamos continuar na aula da semana seguinte e todo o restante da turma optou por seguir a discussão que teve duração de mais 50 minutos. A Figura 18 mostra observações feitas pelos alunos em relação ao tempo. 79 Figura 18: Sugestões de dois alunos quanto ao tempo Fonte: Próprio autor (2019). 6.4.2 Sobre a condução pelo professor e problematização Sobre a proposta adotada para o ensino de Termoquímica ser clara e compreensível, 76% dos alunos concordaram fortemente e 24% concordaram. No questionamento sobre a condução das atividades pelo professor ter favorecido o processo de aprendizagem, 81% concordaram fortemente e 9% concordaram. Na análise sobre o suporte oferecido pelo professor para as dúvidas de questões de exercícios, realização dos experimentos, produção e edição dos vídeos, serem satisfatórias, 81% concordaram fortemente e 9% concordaram. Nesse sentido foi muito importante ter perguntado constantemente aos alunos se tinham compreendido, durante as atividades, o que fazer e como fazer, estimulando-os a falarem sempre que tivessem alguma dúvida, por mais simples que esta fosse. O acompanhamento da edição dos vídeos, foi a disposição que demandou mais tempo durante a estratégia, devido às orientações que seguiam extra sala de aula, por meio de rede social. Através dessa avaliação podemos concluir que houve uma análise positiva dos alunos quanto à condução da estratégia, como mostra a Figura 18. Figura 19: Sugestões de três alunos quanto a condução pelo professor Fonte: Própria do autor (2019). 80 De acordo com Wenzel e Maldaner (2014) é fundamental a mediação do professor e o comprometimento do aluno, para que a escolarização possibilite aos sujeitos qualificação de suas capacidades cognitivas. Assim, a mediação com a utilização de comunicação adequada proporcionará a formação do pensamento químico. Sobre a problematização relacionada ao cotidiano do aluno ter lhe possibilitado compreender de forma científica as situações reais, 75% concordam fortemente e 25% concordam. Uma das sugestões propostas foi relacionada a importância de se continuar fazendo uso de exemplificações de situações vivenciadas no cotidiano, como mostra a Figura 20. Figura 20: Sugestão quanto problematização e cotidiano Fonte: Próprio autor (2019). 6.4.3 Sobre a metodologia de ensino No questionamento que versa sobre os experimentos realizados serem um recurso importante para desenvolver o conhecimento científico, 73% concordaram fortemente e 27% concordam. Sobre a realização dos experimentos é importante destacar que a disposição que os alunos tiveram, foi imprescindível para o desenvolvimento da proposta. Tanto durante a preparação como na execução da experimentação, não observamos nenhum aluno se queixar, ao contrário pudemos verificar a dedicação ao executarem com o maior cuidado possível na preocupação de que as produções audiovisuais não ficassem comprometidas. Outro aspecto também interessante de ser ressaltado foi a disputa nas equipes por quem iria executar os procedimentos no experimento, algumas equipes optaram por sorteio e outras acabaram entrando em consenso, esse interesse pode ser observado na figura 21. 81 Figura 21: Sugestão de um aluno quanto aos experimentos Fonte: Próprio autor (2019). Sobre a produção e execução de mídia audiovisual contribuírem de forma significativa para a compreensão do conteúdo de Termoquímica, 76% concordaram fortemente, 21% concordaram e 3% não concordaram, nem discordaram. No aspecto das produções audiovisuais é importante destacar os momentos de revisão das edições feitas pelos alunos e as orientações sugeridas. Essas orientações de reajuste das edições foram bem aceitas pelos alunos, principalmente quanto a forma como as respostas das questões presentes nos roteiros estava sendo apresentada no vídeo. O objetivo estabelecido para a edição foi o de deixar o vídeo o mais compreensível possível para o público que não realizou o experimento nele apresentado. Todas as gravações foram com aparelhos smartphones, duas edições foram realizadas com a utilização aplicativos de notebooks e quatro edições foram realizadas com aplicativos de aparelhos smartphones, sendo esta última forma de edição a entregue em tempo mais hábil para análise. A facilidade de manuseio e praticidade dos aparelhos smartphones é evidente na sugestão dada por um aluno, conforme a figura 22. Figura 22: Sugestão de um aluno quanto a produção audiovisual Fonte: Próprio autor (2019) Para Saviane, Leite e Leite (2016, p. 3), “se apenas assistindo ao vídeo o aluno pode apresentar grandes resultados no aprendizado, torna-se pertinente pensar no aluno como autor do próprio vídeo, como produtor.” 82 Na questão sobre a discussão após a exibição dos vídeos dos experimentos realizados pelos colegas da turma, foi importante para fortalecer os conhecimentos adquiridos na proposta de ensino, 78% concordaram fortemente e 22% concordaram. Apesar da discussão ter se prolongado por mais 50 minutos, que inclusive foi destacado em algumas sugestões, podemos perceber na avaliação feita pelos alunos de que seu resultado se mostrou positivo, uma vez que não verificamos qualquer discordância quanto sua contribuição para o fortalecimento do conhecimento. Finalizando a avaliação da proposta de ensino, destacamos as observações de três alunos que nos chamou atenção, pelo fato de não proporem sugestão, mas de fazerem comentários positivos de uma forma mais geral quanto a contribuição da proposta de ensino aplicada, como mostra a Figura 23. Figura 23: Comentários de três alunos quanto proposta aplicada Fonte: Próprio autor (2019). 7 CONSIDERAÇÕES FINAIS Na vida profissional de um educador, não há junção mais importante do que o seu prazer de ensinar com o despertar do desejo de aprender do aluno. Assim a primeira e principal consideração a se fazer é direcionada à receptividade dos estudantes e a motivação para aprendizagem que esta proposta provocou. Os alunos produziram vídeos de experimentos, como ferramenta didática com 83 importante impacto no processo de ensino e aprendizagem da temática termoquímica, em especial os processos endotérmicos e exotérmicos. As novas formas de interações sociais criam no ambiente da escola situações que requerem também novas formas de participação na produção de conhecimento. E o espaço escolar é um ambiente propício ao desenvolvimento do aluno para a capacidade de se posicionar, julgar e tomar escolhas que contribuirão para o seu progresso. Nesse sentido, as ferramentas e estratégias utilizadas neste trabalho foram de fundamental importância para promover modificações na postura dos alunos, tornando-os sujeitos dispostos e ativos, colaborando tanto para a própria aprendizagem como para a melhoria da prática docente do pesquisador. A experimentação e a produção de vídeos realizadas nesta pesquisa, foram atividades que se configuraram como estratégias mais atraente para o aluno do que apenas a fala do professor, possibilitando resultados positivos e evidenciando uma ótima proposta para o ensino de química, pois facilitou o processo de apropriação do conhecimento científico. Nessa proposta verificou-se a potencialidade de oportunizar, através da experimentação, interpretações mais coerentes de situações próximas do cotidiano do aluno, bem como possibilitou a aprendizagem transitando pelos aspectos fenomenológico, simbólico e submicroscópico da química. Constatou-se assimilação pelos alunos dos tópicos inerentes a termoquímica como fluxo de energia entre sistema e vizinhança, sensação térmica, processos exotérmicos e endotérmicos, variação de entalpia, diagramas de entalpia, equações termoquímicas e entalpia padrão. Com o uso de aparelhos smartphones direcionados para aprendizagem, permitiu-se a troca de experiências sobre recursos de tecnologias digitais disponíveis para produção e edição de vídeos. O constante incentivo e encorajamento na participação das atividades propiciou a interação dos alunos em vários aspectos sociais, possibilitando atuar como sujeitos autônomos na responsabilidade, criatividade e liberdade. A avaliação realizada pelos alunos sobre esta proposta de ensino é outro ponto importante a se destacar, pois seu resultado mostra aceitação, confirma o engajamento dos alunos e expressa aplicabilidade. A experimentação e a produção de vídeos não devem ser interpretadas como solução para os problemas no ensino de Química. É inegável as contribuições que estas duas estratégias já deram separadamente, se trabalhadas em conjunto e 84 adaptadas à realidade de cada contexto escolar, possibilitará aos estudantes uma evolução de seus conhecimentos científicos e será possível aprendizagem significativa, servindo assim como poderosas ferramentas para o ensino e aprendizagem de Química. 85 8 REFERÊNCIAS ALMEIDA, T. A.; CASTRO, C. F. DE; CAVALCANTI, E. L. D. A Influência Da Linguagem Audiovisual No Ensino E Na Aprendizagem De Química. Revista Tecnologias na Educação, v. 6, n. 11, 2014. AMARAL, E. M. R. DO; MORTIMER, E. F. Uma Proposta De Perfil Conceitual Para O Conceito De Calor. 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Aparelhos de celular smartphone apresentam além das funções de um celular comum, a tecnologia de um computador, pois possuem aplicativos, bem como câmera fotográfica e de filmagem. ( ) sim, possuo ( ) já possui ( ) Nunca possui Pergunta 2: Você já realizou alguma filmagem? ( ) sim ( ) não Pergunta 3: Você já fez alguma edição de vídeo? A entender edição de vídeo como uma modificação do vídeo ou criação de um vídeo com efeitos, como corte, adição de foto, de textos, de figuras entre outros. ( ) sim ( ) não Pergunta 4: Você tem alguma forma de acesso à internet? ( ) sim ( ) não 94 APÊNDICE B - TEXTO SOBRE CLIMATIZAÇÃO ARTIFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE – UFRN MESTRADO PROFISSIONAL DE QUÍMICA EM REDE NACIONAL – PROFQUI INSTITUTO DE QUÍMICA – IQ DOCUMENTO DE PESQUISA DE MESTRADO Climatização artificial do ambiente e a saúde Tempo seco e quente demanda mais atenção e cuidados com a hidratação A pele sofre bastante, o ambiente rouba a água do nosso organismo. Dias quentes também favorecem a agitação e as noites mal dormidas. Em algumas regiões do país, a estação está bem estranha, com temperatura máxima de até cinco graus acima da média. E o que o calor provoca na nossa saúde? A temperatura do corpo é de 36,5 graus Celsius e toda vez que a temperatura ambiente fica próxima disso ou acima, há sofrimento. Se a temperatura estiver muito alta, determinadas células podem morrer, enquanto as proteínas começam a ser modificadas. Doutora Ana Escobar (pediatra) explica que a hidratação completa não é feita só com água. Frutas, verduras, legumes e sucos também são bem-vindos. Outro vilão desses dias é o ar condicionado, que resseca o ambiente e prejudica a pele, as vias aéreas e as mucosas. Daniel Barros (psiquiatra) lembra que o calor pode mudar o humor e tende a deixar as pessoas mais irritadas. Isso tem relação com o nível de excitação. Enquanto o frio diminui nossa energia, o calor aumenta. O calor também pode atrapalhar o sono, já que em dias quentes o organismo fica agitado, a frequência cardíaca não diminui, as células não descansam e fica mais difícil conseguir dormir. Preste atenção em algumas dicas para lidar com o tempo seco: colocar uma bacia ou toalha úmida no ambiente, manter uma garrafinha com água sempre à mão, usar roupas frescas e claras, hidratar os olhos e nariz, colocar os pés em uma bacia com gelo e usar garrafas pet geladas na frente do ventilador. Texto adaptado, fonte: http://g1.globo.com/bemestar/noticia/2016/04/tempo-seco-e-quente-demanda- mais-atencao-e-cuidados-com-hidratacao.html 95 APÊNDICE C - QUESTIONÁRIO SOBRE AS CONCEPÇÕS PRÉVIAS UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE – UFRN MESTRADO PROFISSIONAL DE QUÍMICA EM REDE NACIONAL – PROFQUI INSTITUTO DE QUÍMICA – IQ DOCUMENTO DE PESQUISA DE MESTRADO Prezado aluno, Este é um questionário para o levantamento estatístico sobre o uso de dispositivos móveis. Não será necessária sua identificação em nenhum momento, assegurando a confidencialidade de suas respostas. Agradeço sua atenção e colaboração. Questão 1: Ao entrarmos numa sala com ar condicionado, sentimos frio. E se entrarmos molhados nessa mesma sala? Você já sentiu a mesma sensação em alguma outra situação? Descreva e explique. _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ Questão 2: Ao toque da sirene da escola para sairmos, pegamos na lateral do assento da cadeira para afastar e levantarmos, neste momento observamos sensação térmica diferente no metal e no plástico. Como você explicaria essa diferença? _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ Questão 3: Quando misturamos o sabão em pó na água, para lavar roupas, observamos a sensação de quentura. Você poderia explicar essa mudança? _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ 96 APÊNDICE D – SLIDES APRESENTADOS DURANTES AS AULAS UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE – UFRN MESTRADO PROFISSIONAL DE QUÍMICA EM REDE NACIONAL – PROFQUI INSTITUTO DE QUÍMICA – IQ DOCUMENTO DE PESQUISA DE MESTRADO 97 98 99 100 101 APÊNDICE E – ATIVIDADE EXPERIMENTAL EM SALA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE – UFRN MESTRADO PROFISSIONAL DE QUÍMICA EM REDE NACIONAL – PROFQUI INSTITUTO DE QUÍMICA – IQ DOCUMENTO DE PESQUISA DE MESTRADO Experimento sobre sensação térmica Evaporação de líquidos sobre a pele. O experimento envolve a evaporação de água, álcool etílico e acetona comercial sobre a pele do braço e observação de mudança de temperatura pela sensação, na região da pele em que se encontram os líquidos. Materiais: água, álcool de uso doméstico, acetona, três conta gotas. Procedimento 1: o professor pede que três estudantes possam ajudá-lo, um com um frasco de água, outro com álcool e outro com acetona, gotejem os líquidos, com o auxílio de um conta gotas, no antebraço de cada estudante da sala que se propôs a participar da experiência, e em seguida pede aos que receberam os líquidos que sopre sobre os mesmos. Procedimento 2: o professor pede aos estudantes que falem o que sentiram e expliquem o que poderia estar associado a sensação de temperatura diferente nas três regiões da pele em que estavam os líquidos. Contato com água em diferentes temperaturas. O experimento envolve o contato ao mesmo tempo com água em temperaturas diferentes, seguida de troca de posicionamento para observação de mudança de temperatura pela sensação. Procedimento 4: Dispondo de quatro copos descartáveis identificados numericamente e enfileirados em ordem crescente, coloca-se no copo 1, água a uma temperatura maior que a temperatura ambiente, no copo 4, coloca-se água a uma temperatura menor que temperatura ambiente e o copo 2 e 3 fica com água a temperatura ambiente. Procedimento 5: Coloca-se o dedo indicador da mão esquerda imerso na água do copo 1 e o indicador da mão direita no copo 4. Após 2 minutos coloca-se os indicadores, ao mesmo tempo, imersos na água do copo 2 e 3. É pedido que os alunos descrevam o que sentiram e expliquem as mudanças de temperatura. 102 APÊNDICE F – TEXTO SOBRE TEMPERATURA E SENSAÇÃO TÉRMICA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE – UFRN MESTRADO PROFISSIONAL DE QUÍMICA EM REDE NACIONAL – PROFQUI INSTITUTO DE QUÍMICA – IQ DOCUMENTO DE PESQUISA DE MESTRADO Qual a diferença entre temperatura e sensação térmica? Desde o dia 21 de junho, o Brasil está oficialmente no inverno e até mesmo os lugares do país que são conhecidos por sempre apresentarem temperaturas altas, tiveram uma queda considerável. Se as partes mais quentes do Brasil estão assim, imagina as mais frias? Nos últimos dias, são recorrentes as notícias falando de geadas e chuvas de granizo que atingem as regiões localizadas no sul durante essa estação. E quando nos referimos a frio, calor, geada, chuvas, costumeiramente duas expressões são usadas com muita frequência, são elas: temperatura e sensação térmica. Apesar de uma se relacionar com a outra, elas não são a mesma coisa como muitas pessoas pensam. Enquanto uma é utilizada para medir a transferência de energia térmica na forma de calor entre dois ou mais sistemas, o outro diz a respeito da sensação que essa transferência pode causar. Entenda o assunto. Qual a diferença entre temperatura e sensação térmica? A temperatura é uma grandeza física que é medida através de escalas termométricas (ex: graus Celsius, Fahrenheit, Kelvin etc.); que está relacionada com a energia interna de um sistema (corpo, objeto ou ambiente) e é gerada pela agitação de suas moléculas. Quando um corpo está quente, isso indica que suas moléculas estão muito agitadas, já um sistema frio, indica baixa movimentação molecular. Também chamada de temperatura aparente, a sensação térmica é um termo utilizado para designar como os sentidos do nosso corpo percebem a temperatura do ambiente, o que pode quase sempre diferir da temperatura real. Há uma série de variáveis que podem influenciar na sensação da temperatura, como a umidade, a densidade e a velocidade do vento. A pele, que é o maior órgão do corpo humano, está ligada a uma série de terminações nervosas que tornam possível o nosso sentido do tato. Entre as percepções que ela transmite, estão as chamadas sensações térmicas, que basicamente é o fato de sentir frio ou calor que nada mais são do que uma forma de defesa do nosso organismo. No fim das contas, o culpado por fazer você se arrepiar e ranger os dentes não é a temperatura em si, mas a sensação térmica que é influenciada principalmente por causa dos ventos, que são capazes de retirar o calor dos corpos assim como nós fazemos ao assoprar uma xícara de café muito quente. Já nos dias quentes a grande vilã é a umidade do ar, já que ela diminui consideravelmente a evaporação do suor, que é um mecanismo que tem como principal função resfriar o corpo. Texto adaptado. https://www.estudopratico.com.br/qual-a-diferenca-entre-temperatura-e-sensacao-termica/ 103 APÊNDICE G – QUESTIONÁRIO: ATIVIDADE DE SALA DE AULA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE – UFRN MESTRADO PROFISSIONAL DE QUÍMICA EM REDE NACIONAL – PROFQUI INSTITUTO DE QUÍMICA – IQ DOCUMENTO DE PESQUISA DE MESTRADO Prezado aluno, Esta atividade é direcionada ao levantamento estatístico acerca da compressão dos tópicos estudados. Não será necessária sua identificação em nenhum momento, assegurando a confidencialidade de suas respostas. Agradeço sua atenção e colaboração. Questão 01 A) apenas um erro, porque a água não se funde. (UFMG – adaptada) Ao se sair molhado em local B) apenas um erro, porque a reação química é aberto, mesmo em dias quentes, sente-se uma endotérmica. sensação de frio. Esse fenômeno está relacionado com C) apenas um erro, porque não se trata de uma reação a evaporação da água que, no caso, está em contato química, mas de processo químico. com o corpo humano. D) dois erros, porque não se trata de reação química Essa sensação de frio explica-se corretamente pelo nem o processo químico é exotérmico. fato de que a evaporação da água E) três erros, porque a água não se funde, não ocorre reação química e o processo físico é endotérmico. A) é um processo endotérmico e cede calor ao corpo. B) é um processo endotérmico e retira calor do corpo. Questão 04 C) é um processo exotérmico e cede calor ao corpo. (UFSM) Cerca de 80% da energia consumida no D) é um processo exotérmico e retira calor do corpo. mundo deriva da queima de petróleo, carvão ou gás E) é um processo endotérmico e cede calor do corpo. natural, que são fontes energéticas não-renováveis e irão se esgotar a médio ou longo prazo. Uma das Questão 02 alternativas, para resolver o problema, é o uso da (UNESP – adaptada) Nossas atividades cotidianas biomassa, matéria orgânica que, quando fermenta, estão cheias de exemplos que envolvem produz o biogás, cujo principal componente é o conhecimentos científicos, como por exemplo os que metano. A queima do metano se dá pela equação estão ligados aos processos termoquímicos ilustrados abaixo. CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) ΔH = - 888 kJ/mol Em relação a essa equação, analise as afirmativas a seguir, classificando-as em verdadeiras ou falsas. • A reação de combustão do metano é exotérmica. • A entalpia dos reagentes é menor que a entalpia dos produtos. Queima do gás butano e secagem das roupas. • A variação de entalpia, nesse caso, indica que a quantidade de calor absorvida é de 888 kJ/mol. Os exemplos ilustrados acima podem ser definidos, respectivamente, como processos A sequência correta é A) V – F – F. A) exotérmico e endotérmico. B) F – V – V. B) exotérmico e exotérmico. C) V – F – V. C) endotérmico e endotérmico. D) V – V – F. D) endotérmico e exotérmico. E) F – V – F. E) isotérmico e endotérmico. Questão 05 Questão 03 (UNOPAR-PR) Em casas de artigos esportivos é (UNIVALI-SC) Em um texto encontramos a seguinte comercializado saco plástico contendo uma mistura de frase. “Quando a água sofre fusão, ocorre uma reação limalha de ferro, sal, carvão ativado e serragem de química exotérmica”. Na frase há madeira úmida, que ao serem ativados produzem calor. 104 Esse produto é utilizado em acampamento e alpinismo (UFMG) Nos diagramas a seguir, são observados para aquecer as mãos ou fazer compressas quentes patamares de entalpias de substâncias ou de misturas numa contusão. O calor obtido provém de uma de substâncias. dissolução O diagrama que quantitativamente indica as entalpias relativas de 1 mol de etanol líquido, 1 mol de etanol A) endotérmica. gasoso e dos produtos da combustão de 1 mol desse B) adiabática. álcool, 2 CO2(g) + 3H2O(g), é C) exotérmica. D) isobárica. E) dupla troca. Questão 06 (UERN) O conceito de entalpia-padrão de formação constitui uma das ideias mais brilhantes da A) B) termoquímica. A partir desse conceito, é possível determinar o valor da variação de entalpia de uma reação química. O seguinte diagrama de entalpia apresenta dados referentes a algumas substâncias químicas. C) D) E) Com base no gráfico, indique qual é o item verdadeiro das seguintes afirmações. A) A formação de CO(g) a partir de substâncias simples é endotérmica. B) A formação de CO2(g) a partir de substâncias simples é exotérmica. C) A transformação de CO(g) + 1/2 O2(g) em CO2(g) apresenta ΔH positivo. D) A transformação de CO2(g) em C(graf.) + O2(g) é exotérmica. E) As substâncias CO(g) + 1/2 O2(g) possuem as maiores entalpias. Questão 07 (UFPI – adaptada) Caldeiras são máquinas térmicas utilizadas como fonte de energia em processos industriais, pela produção de vapor de água a partir de combustível sólido (lenha) ou líquido (óleo). Marque a denominação correta para o tipo do calor envolvido nas máquinas térmicas e na produção de vapor, respectivamente. A) Endotérmico e endotérmico. B) Endotérmico e exotérmico. C) Exotérmico e endotérmico D) Exotérmico e exotérmico. E) Exotérmico e isotérmico. Questão 08 105 APÊNDICE H – RESUMO DO CONTEÚDO ESTUDADO trabalho de expansão é realizado, a variação na energia interna é igual à energia UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE fornecida ao sistema na forma de calor (∆U = q, em volume constante). MESTRADO PROFISSIONAL DE QUÍMICA EM REDE NACIONAL INSTITUTO DE QUÍMICA – IQ A função de estado que permite obter informações sobre as variações de energia em DOCUMENTO DE PESQUISA DE MESTRADO pressão constante é chamada de ENTALPIA (H). H = U + PV RESUMO ESTUDO DE TERMOQUÍMICA Sistema: É a amostra ou porção particular na qual estamos interessados, pode ser Consequência dessa definição e da primeira lei da termodinâmica é que a variação da aberto, fechado ou isolado. entalpia de um sistema é igual ao calor liberado ou absorvido em pressão constante. Vizinhança: tudo o que circunda o sistema analisado. ∆H = q Temperatura: É uma medida estatística do nível de agitação entre moléculas, relacionado com o deslocamento da energia cinética de um átomo ou molécula. Há um Como as reações químicas usualmente ocorrem em pressão constante, em reatores limite máximo ou mínimo de temperatura? abertos para a atmosfera, o calor que elas fornecem ou utilizam pode ser igualado à ENERGIA variação de entalpia do sistema. Quando transferimos energia, na forma de calor, a um sistema em pressão constante, a entalpia do sistema aumenta nessa mesma A energia é transferida de duas maneiras gerais: para causar o movimento de um proporção. Dizemos que nesse processo ocorre absorção de calor pelo sistema e o objeto contra uma força ou para causar uma mudança de temperatura. Dessa forma a energia pode ser definida como a capacidade de realizar trabalho ou transferir calor. denominamos de processo endotérmico. Quando energia é retirada, na forma de A transferência de calor é a forma de energia estuda em Termoquímica. calor, de um sistema em pressão constante, a entalpia do sistema diminui nessa CALOR mesma proporção. Dizemos que nesse ocorre liberação de calor do sistema e o Calor é a energia transferida em consequência de uma diferença de temperatura. A denominamos de processo exotérmico. energia flui na forma de calor de uma região de temperatura alta para uma região de Toda espécie química possui uma energia, que quando medida à pressão constante, é temperatura baixa. A temperatura de um corpo depende da maior ou menor agitação (velocidades de translação, de vibração e de rotação) das partículas (átomos, chamada de ENTALPIA (H). Não é possível calcular a entalpia de um sistema, e sim a moléculas ou íons) que constituem o corpo. A quantidade de calor, por sua vez, sua variação (ΔH) depende da própria temperatura e da massa total do sistema. Representamos a ΔH = H final – H inicial energia transferida um sistema como q. Portanto, quando a energia interna de um Variação de entalpia nas mudanças de estados físicos. sistema se altera por transferência de energia na forma de calor, temos ∆U = q É possível medir a energia transferida para um sistema na forma de calor, se soubermos a capacidade calorífica do sistema, C, isto é, a razão entre o calor fornecido e o aumento de temperatura que ele provoca. TRANSFERÊNCIA DE CALOR SOB PRESSÃO CONSTANTE: ENTALPIA. Muitas reações químicas ocorrem em recipientes abertos para a atmosfera e, portanto, ocorrem em pressão constante de cerca de 1 atm. Esses sistemas podem se expandir ou contrair livremente. Em um sistema com volume constante, no qual nenhum 106 VARIAÇÃO DE ENTALPIA NAS REAÇÕES QUÍMICAS. A variação da entalpia é a medida da quantidade de calor liberada ou absorvida pela Invertendo a equação termoquímica. Operação com equação termoquímica reação, a pressão constante. Parte integrante da reação Na forma de variação de entalpia A LEI DE HESS Se uma equação química puder ser escrita como a soma de 2 ou mais etapas, a Representação Gráfica variação de entalpia da equação global é igual à soma das variações de entalpia das etapas. Verifica-se então que sua variação de entalpia depende apenas dos estados inicial e final da mesma. Exemplo. Considerando os seguintes calores de reação: I. N2 (g) + 2O2 (g) → 2NO2 (g) ∆H = + 66 kj/mol II. 2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (g) ∆H = – 113 kj/mol O gráfico acima apresenta ∆H ___ 0, O gráfico acima apresenta ∆H ___ 0, Calcule o calor da reação para o processo: indicando ser um processo indicando ser um processo N2 (g) + O2 (g) → 2 NO (g) ∆H = ? _________________. _________________. ESTADO PADRÃO DOS ELEMENTOS E DOS COMPOSTOS QUÍMICOS. Um elemento químico ou composto se encontra no ESTADO PADRÃO quando se EQUAÇÃO TERMOQUÍMICA QUE INFLUEM NA ENTALPIA DAS REAÇÕES. apresenta em seu estado (físico, alotrópico ou cristalino) mais comum e estável, a 25°C e 1 atm de pressão. Estado físico dos reagentes e dos Quantidade das espécies químicas • o enxofre rômbico é mais estável (menos reativo) que o monoclínico; produtos • o fósforo vermelho é mais estável (menos reativo) que o branco; • o oxigênio (O2) é mais estável (menos reativo) que o ozônio (O3). ENTALPIA ou CALOR PADRÃO DE COMBUSTÃO. É a energia liberada na combustão completa de 1 mol de uma determinada substância Estado alotrópico com todas as substâncias envolvidas na combustão, no estado padrão. ENTALPIA ou CALOR PADRÃO DE COMBUSTÃO. É a energia liberada na combustão completa de 1 mol de uma determinada substância com todas as substâncias envolvidas na combustão, no estado padrão. Combustão do Hidrogênio Combustão do carbono DISSOLUÇÃO ENDOTÉRMICA: ocorre quando a energia absorvida para separar as partículas do soluto (dissociação) for maior que a energia liberada na sua solvatação. A dissolução de cloreto de amônio na água resfria o recipiente da dissolução, logo é ENTALPIA PADRÃO DE FORMAÇÃO. um processo de dissolução endotérmico. É a variação de entalpia envolvida na formação de 1 mol de uma determinada DISSOLUÇÃO EXOTÉRMICA: ocorre quando a energia absorvida para separar as substância, a partir das substâncias simples correspondentes, com todas as espécies partículas do soluto (dissociação) for menor que a energia liberada na sua solvatação. no estado padrão. A dissolução de hidróxido de sódio na água aquece o recipiente da dissolução, logo é um processo de dissolução exotérmico. 107 Formação da água líquida Formação da amônia gasosa ENTALPIA OU ENERGIA DE LIGAÇÃO. É a energia envolvida (absorvida) na quebra de 1 mol de determinada ligação química, supondo todas no estado gasoso, a 25°C e 1 atm. A quebra de ligações será sempre um processo ENDOTÉRMICO e formação de uma ligação será um processo EXOTÉRMICO. Exemplo. Os valores de energia de ligação entre alguns átomos são fornecidos a seguir: C – H é 413 kj/mol; O = O é 494 kj/mol; C = O é 804 kj/mol e O – H é 463 kj/mol Considerando a reação representada por: CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (v) O valor aproximado de ΔH, em kj, é de: a) – 820. b) – 360. c) + 106. d) + 360. e) + 820. 108 APÊNDICE I – ORIENTAÇÕES PARA A PRODUÇÃO AUDIOVISUAL E EDIÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE – UFRN MESTRADO PROFISSIONAL DE QUÍMICA EM REDE NACIONAL – PROFQUI INSTITUTO DE QUÍMICA – IQ DOCUMENTO DE PESQUISA DE MESTRADO Orientações para gravação audiovisual e edição. • Os dispositivos de gravação, smartphones, serão dos próprios membros da equipe; • É importante que se tenha no dia da gravação pelo menos três smartphones presentes e com suas baterias carregadas 100 % ou próximo; • Um ou dois membros da equipe serão responsáveis pela gravação utilizando os dispositivos, na posição horizontal; • Todos os presentes no ambiente da gravação deverão contribuir com silêncio e postura adequada, enquanto dois outros alunos de outra equipe ficam fora do laboratório, pedindo silêncio de quem estiver passando durante o momento da gravação; • Na gravação da execução a equipe pode optar por falar os procedimentos ou executar sem falas, mas com a presença de legendas após edições e com presença de fundo musical ou não. • Os questionamentos do experimento deverão ser discutidos pela equipe em sala logo após a gravação, podendo utilizar o vídeo produzido para reprise da execução; • As respostas poderão ser realizadas por um membro ou mais, no mesmo ambiente em que foi realizado a execução, em tom de foz que se possa captar bem o áudio pelos aparelhos; • A escolha de software computacional ou de smartphone será de escolha da própria equipe para a realização das edições; • O produto audiovisual deverá conter uma capa com o nome da equipe e do experimento realizado; • Fica a critério da equipe a utilização de efeitos nas edições. 109 APÊNDICE J – ROTEIRO DO EXPERIMENTO DE EVAPORAÇÃO DE LIQUIDOS UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE – UFRN MESTRADO PROFISSIONAL DE QUÍMICA EM REDE NACIONAL – PROFQUI INSTITUTO DE QUÍMICA – IQ DOCUMENTO DE PESQUISA DE MESTRADO Roteiro de experimento 1: Envolvimento de energia na evaporação de líquidos Objetivo: Observar a variação temperatura quando ocorre evaporação de líquidos. Materiais e substâncias: termômetro, algodão, água, acetona comercial, álcool etílico, conta gotas. Evaporação da água. Procedimento 1: Envolva o bulbo do termômetro com um pedaço de algodão, coloque sobre a bancada e anote a temperatura. Temperatura 01 = _______ Procedimento 2: Coloque 10 gotas de água no algodão e sopre. Anote a menor temperatura observada. Temperatura 02 = _______ Evaporação do etanol. Procedimento 3: Envolva o bulbo do termômetro com um pedaço de algodão, coloque sobre a bancada e anote a temperatura. Temperatura 03 = _______ Procedimento 4: Coloque 10 gotas de álcool no algodão e sopre. Anote a menor temperatura observada. Temperatura 04 = _______ Evaporação da acetona. Procedimento 5: Envolva o bulbo do termômetro com um pedaço de algodão, coloque sobre a bancada e anote a temperatura. Temperatura 05 = _______ Procedimento 6: Coloque 10 gotas de acetona no algodão e sopre. Anote a menor temperatura observada. Temperatura 06 = _______ Questionamento. Questão 1: Como podemos relacionar o fluxo de energia e a diminuição de temperatura observados nos experimentos com a água, acetona e álcool? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ Questão 2: Ao sairmos molhados após um banho num local ventilado, sentimos frio. De acordo com os conhecimentos sobre termoquímica, como podemos explicar essa sensação de frio? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ 110 APÊNDICE K – ROTEIRO DO EXPERIMENTO DISSOLUÇÃO ENDOTÉRMICA E EXOTÉRMICA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE – UFRN MESTRADO PROFISSIONAL DE QUÍMICA EM REDE NACIONAL – PROFQUI INSTITUTO DE QUÍMICA – IQ DOCUMENTO DE PESQUISA DE MESTRADO Roteiro de experimento 2: Dissoluções endotérmica e exotérmica Objetivo: Observar a variação temperatura por termômetro na dissolução aquosa de alguns solutos. Materiais: 4 termômetros, água, 8 tubos de ensaio, espátula, estante de tubo de ensaio, frasco lavador, água, cloreto de amônio, hidróxido de sódio, ureia e sabão em pó. 1 3 5 7 2 4 6 8 Procedimento 1: Organizar os tubos de ensaio seguindo a sequência numérica mostrada na figura. Adicionar ureia nos tubos de ensaio 1 e 2, no tubo de ensaio 3 e 4 adicionar o sabão em pó, adicionar cloreto de amônio nos tubos de ensaio 5 e 6 e adicionar hidróxido de potássio nos tubos de ensaio 7 e 8. Procedimento 2: Colocar um termômetro nos tubos de ensaio 1, 3, 5 e 7. Registrar a temperatura observada. Temperatura da ureia= Temperatura do cloreto de amônio= Temperatura do sabão em pó= Temperatura do hidróxido de sódio= Procedimento 3: Sem retirar o termômetro, adicione água aos tubos de ensaio 1, 3, 5 e 7 e em seguida mexer o tubo de ensaio para que o soluto se dissolva. Observar se ocorre mudança de temperatura e registre. Temperatura da ureia= Temperatura do cloreto de amônio= Temperatura do sabão em pó= Temperatura do hidróxido de sódio= Procedimento 5: Adicione água aos tubos de ensaio 2, 4, 6 e 8 e em seguida mexer o tubo de ensaio para que o soluto se dissolva. Toque no fundo do tubo de ensaio e descreva a sensação térmica. Dissolução da ureia= Dissolução do cloreto de amônio= Dissolução do pó= Dissolução do hidróxido de sódio= Questionamentos. Questão 1: Dos solutos utilizados no experimento, quais apresentam o princípio de dissolução para bolsas térmicas de aquecimento e quais apresentam o princípio de dissolução para bolsas térmicas de resfriamento? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ Questão 2: Como poderíamos explicar a sensação de quentura nas mãos ao dissolvermos sabão em pó na água? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ 111 APÊNDICE L – ROTEIRO DO EXPERIMENTO FLUXO DE ENERGIA E VARIAÇÃO DE TEMPERATURA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE – UFRN MESTRADO PROFISSIONAL DE QUÍMICA EM REDE NACIONAL – PROFQUI INSTITUTO DE QUÍMICA – IQ DOCUMENTO DE PESQUISA DE MESTRADO Roteiro de experimento 3: A variação de temperatura do termômetro na troca de ambientes Objetivo: Observar a variação temperatura por termômetro na mudança de ambientes. Materiais e substâncias: 2 termômetros, água, três recipientes (copos) identificados, fonte de aquecimento e fonte de resfriamento. Termômetro 01 Termômetro 02 A B C Procedimento 1: identificar os termômetros como 01 e 02, observar a temperatura registrada em cada um e anotar. T01 =_______ T02 =_________ Procedimento 2: dispor de água, a uma temperatura maior que a temperatura ambiente, no recipiente A. Coloque o bulbo do termômetro 01 imerso na água, observe a temperatura e anote. T01 =_______ Procedimento 3: dispor de água, a uma temperatura menor que a temperatura ambiente, no recipiente C. Coloque o bulbo do termômetro 02 imerso na água, observe a temperatura e anote. T02 =_______ Observação: executar os procedimentos 2 e 3 ao mesmo tempo. Procedimento 4: dispor de água, a uma temperatura ambiente, no recipiente B, após 3 minutos de observação dos termômetros nos procedimentos 2 e 3, retirar os dois termômetros, colocar os bulbos imersos no recipiente B. T01 =_______ T02 =_________ Questionamentos. Questão 1. Quando passamos bastante tempo dentro de uma sala climatizada e saímos de forma brusca, em contato direto com os raios solares nos horários mais quentes do dia, sentimos um desconforto, como podemos relacionar o envolvimento de transferência de energia nessa situação? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ Questão 2. Quando estamos com febre, geralmente nosso corpo fica quente, mas sentimos frio. De acordo com os conhecimentos sobre termoquímica, como explicaríamos essa sensação de frio? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ Questão 3. O que seria mais grave teoricamente, a queimadura de um líquido quente ou a queimadura de um vapor produzido pela ebulição desse mesmo líquido? Explique. ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ 112 APÊNDICE M – ROTEIRO DO EXPERIMENTO SOBRE SENSÃO TERMICAS AO TOQUE DE OBJETOS DIFERENTES UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE – UFRN MESTRADO PROFISSIONAL DE QUÍMICA EM REDE NACIONAL – PROFQUI INSTITUTO DE QUÍMICA – IQ DOCUMENTO DE PESQUISA DE MESTRADO Roteiro de experimento 4: Sensação térmica ao toque de objetos diferentes Objetivo: Comparar a sensação térmica de objetos de constituições diferentes e verificar temperatura desses objetos com o uso do termômetro. Materiais e substâncias: termômetro por infravermelho, 4 objetos de constituições diferentes, um de madeira, um de vidro, um de plástico e um de metal. Observação: Esse experimento deve ser realizado em ambiente climatizado artificialmente. Procedimento 1: Verificar a temperatura de cada objeto e fazer o registro. Vidro= Madeira= Plástico= Metal= Procedimento 2: Verificar a temperatura das mãos. Em seguida tocar ao mesmo tempo o objeto de vidro e o de madeira, fazer registro de observação em relação a sensação térmica. ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ Procedimento 3: Verificar a temperatura das mãos. Em seguida tocar ao mesmo tempo o objeto de plástico e o de metal, fazer registro de observação em relação a sensação térmica. ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ Procedimento 4: Verificar a temperatura das mãos. Em seguida tocar ao mesmo tempo o objeto de vidro e o de plásticos, fazer registro de observação em relação a sensação térmica. ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ Procedimento 5: Verificar a temperatura das mãos. Em seguida tocar ao mesmo tempo o objeto de metal e o de madeira, fazer registro de observação em relação a sensação térmica. ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ Questionamento. Questão 1. De acordo com seus conhecimentos sobre fluxo de calor, como você explicaria as diferenças observadas em cada procedimento? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ Questão 1. Fazendo uso de seus conhecimentos sobre transferência de energia, como você poderia explicar a sensação diferente nos objetos mediante as temperaturas que foram observadas pelo termômetro de infravermelho? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ Questão 2. Em ambientes climatizados, quando tocamos em objetos diferentes, temos a sensação de frio para uns e outros não, como metais e madeira. Como podemos compreender essa sensação? 113 APÊNDICE N – QUESTIONAMENTOS APÓS A EXIBIÇÃO DA PRODUÇAO AUDIOVISUAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE MESTRADO PROFISSIONAL DE QUÍMICA EM REDE NACIONAL INSTITUTO DE QUÍMICA – IQ DOCUMENTO DE PESQUISA DE MESTRADO QUESTIONAMENTOS PÓS EXIBIÇÃO DOS OS VIDEOS Experimento sobre evaporação de líquidos Questão 1: Como podemos relacionar o fluxo de energia e a diminuição de temperatura observados nos experimentos com a água, acetona e álcool? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ Questão 2: Ao sairmos molhados após um banho num local ventilado, sentimos frio. De acordo com os conhecimentos sobre termoquímica, como podemos explicar essa sensação de frio? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ Experimento sobre dissolução endotérmica e exotérmica Questão 3: Dos solutos utilizados no experimento, quais apresentam o princípio de dissolução para bolsas térmicas de aquecimento e quais apresentam o princípio de dissolução para bolsas térmicas de resfriamento? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ Questão 4: Como poderíamos explicar a sensação de quentura nas mãos ao dissolvermos sabão em pó na água? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ Experimento mudança de ambientes com temperaturas diferentes Questão 5: Quando estamos com febre, geralmente nosso corpo fica quente, mas sentimos frio. De acordo com os conhecimentos sobre termoquímica, como explicaríamos essa sensação de frio? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ Experimento sobre o toque de objetos diferentes em ambientes frios Questão 6: Em ambientes climatizados, quando tocamos em objetos diferentes, temos a sensação de frio para uns e outros não, como metais e madeira. Como podemos compreender essa sensação? ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ 114 APÊNDICE O – QUESTIONÁRIO DE AVALIAÇÃO SOBRE A PROPOSTA DE ENSINO UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE – UFRN MESTRADO PROFISSIONAL DE QUÍMICA EM REDE NACIONAL – PROFQUI INSTITUTO DE QUÍMICA – IQ DOCUMENTO DE PESQUISA DE MESTRADO Prezado aluno, Este instrumento visa avaliar a proposta de ensino de Termoquímica adotada nesta pesquisa em que você foi participante, analisando o aspecto da estrutura e organização, problematização do tema, conteúdo e conceitos, metodologia de ensino e a condução do professor. Questão 01. Questão 06. A proposta adotada para o ensino de Termoquímica A problematização relacionada ao cotidiano me foi clara e compreensível? possibilitou compreender de forma científica as ( ) Concordo fortemente situações reais? ( ) Concordo ( ) Concordo fortemente ( ) Não concordo, nem discordo ( ) Concordo ( ) Discordo ( ) Não concordo, nem discordo ( ) Discordo fortemente ( ) Discordo ( ) Discordo fortemente Questão 02. O tempo de execução destinado para a proposta de Questão 07. ensino foi adequado? Os experimentos realizados foram um recurso ( ) Concordo fortemente importante para desenvolver meu conhecimento ( ) Concordo científico? ( ) Não concordo, nem discordo ( ) Concordo fortemente ( ) Discordo ( ) Concordo ( ) Discordo fortemente ( ) Não concordo, nem discordo ( ) Discordo Questão 03. ( ) Discordo fortemente Os ambientes destinados para a proposta de ensino foram adequados? Questão 08. ( ) Concordo fortemente A produção e execução de mídia audiovisual ( ) Concordo contribuíram de forma significativa para minha ( ) Não concordo, nem discordo compreensão do conteúdo de Termoquímica? ( ) Discordo ( ) Concordo fortemente ( ) Discordo fortemente ( ) Concordo ( ) Não concordo, nem discordo Questão 04. ( ) Discordo A condução das atividades pelo professor favoreceu ( ) Discordo fortemente meu processo de aprendizagem? ( ) Concordo fortemente Questão 09. ( ) Concordo A discussão após a exibição dos vídeos dos ( ) Não concordo, nem discordo experimentos realizados pelos colegas da turma, foi ( ) Discordo importante para fortalecer meus conhecimentos ( ) Discordo fortemente adquiridos na proposta de ensino? ( ) Concordo fortemente Questão 05. ( ) Concordo O suporte oferecido pelo professor para as dúvidas ( ) Não concordo, nem discordo de questões de exercícios, realização dos ( ) Discordo experimentos, produção e edição dos vídeos, foi ( ) Discordo fortemente satisfatória? ( ) Concordo fortemente Questão 10. ( ) Concordo Que sugestão ou crítica você poderia dar, como ( ) Não concordo, nem discordo contribuição para essa metodologia de ensino? ( ) Discordo ______________________________________ ( ) Discordo fortemente ______________________________________ ______________________________________ _____________________________________ UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE INSTITUTO DE QUÍMICA PROGRAMA DE MESTRADO PROFISSIONAL EM QUÍMICA EM REDE NACIONAL - PROFQUI TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA DINARDO ALVES DA SILVA FERNANDO JOSÉ VOLPI EUSÉBIO DE OLIVEIRA NATAL – RN 2020 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA APRESENTAÇÃO Caro colega professor de Química, este material é a forma escrita de um produto educacional, como aplicativo, com estratégias e orientações para professores de Química abordarem a temática termoquímica. O aplicativo é para o sistema Android e foi desenvolvido na plataforma online MIT App Inventor, durante a pesquisa do professor Dinardo Alves, com orientação do professor Dr. Fernando Volpi, pelo Programa de Mestrado Profissional em Química em Rede Nacional na Universidade Federal do Rio Grande do Norte (PROFQUI-UFRN). Propomos este produto educacional para professores que buscam acrescentar novas ferramentas em sala de aula, com o uso de diferentes estratégias para despertar o interesse dos alunos pelos estudos, motivando a participação, comunicação e a compreensão de conteúdo curricular. Se trata da elaboração e aplicação de uma sequência de atividades voltadas para o ensino de termoquímica, fazendo uso da experimentação junto a produção audiovisual. O “TermoEnsino” apresenta inicialmente reflexões sobre fenômenos de vivência cotidiana dos alunos e possibilidades de explorá-las por meio da experimentação em sala de aula e no laboratório de ciências, junto à produção audiovisual e consequente exibição para discussão. Dispõe de links para acesso de arquivos a serem utilizados norteando a prática docente, na qual pode ser completa ou parcialmente de acordo com o contexto da escola, com roteiros para experimentação, listas de questões e links para visualização das produções audiovisuais. Professor, esperamos despertar seu entusiasmo e assim contribuir com sua prática docente e o aprendizado de seus alunos. É importante ressaltar e agradecer o apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001, sem a qual a realização deste trabalho não teria sido possível. O botão abaixo lhe direciona para o download do aplicativo. TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA SUMÁRIO INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 6 OBJETIVOS ....................................................................................................................... 7 Geral ............................................................................................................................... 7 Específicos ..................................................................................................................... 7 AULAS ............................................................................................................................... 8 1º Encontro ..................................................................................................................... 8 Texto 1: Climatização artificial do ambiente e a saúde ............................................... 9 Questionário sobre conhecimentos prévios .............................................................. 10 Roteiro de experimento: Evaporação de líquidos sobre a pele ................................. 10 2º Encontro ................................................................................................................... 11 Texto 2: Qual a diferença entre temperatura e sensação térmica? ........................... 12 Roteiro de experimento ............................................................................................. 13 Atividade de sala de aula .......................................................................................... 14 3º Encontro ................................................................................................................... 15 Resumo do estudo de termoqumica .......................................................................... 16 Orientações para gravação audiovisual e edição ...................................................... 19 EXPERIMENTO E GRAVAÇÃO ...................................................................................... 20 4º Encontro ................................................................................................................... 20 Roteiros dos experimentos ........................................................................................ 23 EDIÇÃO DOS VÍDEOS .................................................................................................... 25 5º Encontro ................................................................................................................... 25 EXIBIÇÃO ........................................................................................................................ 26 6º Encontro ................................................................................................................... 26 Questionamento após exibição ................................................................................. 27 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................... 28 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA INTRODUÇÃO Expe rimentação Com experimento, os estudantes podem resolver situações problemas fazendo uso de conhecimentos adquiridos ou pela tomada de decisões. E quando compreendem os fenômenos vivenciados e os associam com as temáticas cientificas exploradas em sala de aula, conseguem firmar ligações em suas redes cognitivas, tornando as temáticas mais relevantes em sua formação1. Vídeos Os v ídeos são, hoje, considerados a base da divulgação da lingua gem audiovisual, com o aumento da sua popularidade deixou de ser uso exclusivo das emissoras de TV se tornou a cess ível às pessoas comuns. Sendo assim, se multiplicaram os projet os de incentivos ao uso do vídeo em sala de aula, atuando como estratégia de diminuir a distância da escola aos avanços dos meios de comunicação na sociedade2. S ocioc onstruvismo A experimentação desenvolve o papel de associar às necessidades cognitivas intrínsecas do estudante no desenvolvimento de processos mentais superiores e, desse modo, as aulas experimentais podem ser usadas como ferramenta importante para estim ular não só o aprendizado, mas também a convivência em grupo, propiciando trocas entre os sujeitos, necessariamente mediadas pela Cultura na qual estes indivíduos estão inseridos, que comumente não são alcançadas em uma aula meramente expositiva3. 4 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA OBJETIVOS Geral Propor uma sequência de atividades envolvendo experimentação j untamente a produção audiovisual como estratégia de acompanhamento na aprendizagem da temática termoquímica. Específicos ✓ Possibilitar aos estudantes a execução de experimentos que envolvem a compreensão de fenômenos endotérmicos e exotérmicos. ✓ Fazer uso de recurso audiovisual no ambiente escolar passando por gravação, edição, socialização e discussão da temática estudada. ✓ Estimular a participação ativa dos alunos durante as atividades propostas. 5 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA AULAS 1º Encontro Fazer a introdução da temática termoquímica com algumas reflexões de situações c otidi anas, coletar dados sobre os conhecimentos prévios acerca destas situações e realiz ar experimento. Texto 1 100 minutos O iní cio desse encontro ocorre a leitura de texto (10 minutos) que aborda um assunto bem próximo da Conteúdo realid ade dos alunos e que apresenta termos que S i s t e mas e vizinhança, estar ão presentes durante todo o estudo da temperatura, energia, calor, temática, como por exemplo temperatura, frio, entalpia e variação de entalpia. quente, calor e energia. É importante que o texto não traga a definição desses termos, mas que Recursos apen as os aborde. Você poderá escrever no quadro Projetor, computador, lousa e e pedir que os alunos os destaquem durante a materiais para experimento. leitur a. Ambientes Sala de aula, auditório ou sala de multimídia. Questionário Após a leitura, oriente os alunos a responderem o questionário (20 minutos) que deverá estar impresso junto a folha do texto. Faça a leitura de cada questão juntamente com os alunos, espdeer ec adtéa que sotã úol tjiumnota rmesepnoten dcao mpa oras passar adiante. As respostas coletadas deverãoa lusneor sa, neaslispaedrea s aatén teqsu ed o op róuxltimo enc ontro, para se identificar as dificuldades e já treasbpaolhnadra e psataras dpuarsasnatre a odsia enntec.o Antsr o s seg uintes. Estudo Agora você poderá dá início ao estudo do conteúdo de termoquímica (50 minutos), estabeleça retomada do que foi lido no texto com os tópicos que estão sendo explorados. Experimento Realize com os alunos um experimento demonstrativo (20 minutos) que envolve a evaporação de líquidos sobre a pele e as diferentes sensações de frio. Você poderá otimizar o tempo pedindo ajuda de três alunos. 6 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA AULAS Texto 1: Climatização artificial do ambiente e a saúde Tempo seco e quente demanda mais atenção e cuidados com a hidratação, a pele sofre bastante, o ambiente rouba a água do nosso organismo. Dias quentes també m favorecem a agitação e as noites mal dormidas. Em algumas regiões do país, a estação está bem estranha, com temperatura máxima de até cinco graus acima da média. E o que o calor provoca na nossa saúde? A temperatura do corpo é de 36,5 graus Celsius e toda vez que a temperatura ambiente fica próxima disso ou acima, há sofrimento. Se a temperatura estiver muito alta, determinadas células podem morrer, enquanto as proteínas começam a ser modif icadas. Doutora Ana Escobar (pediatra) explica que a hidratação completa não é feita só com água. Frutas, verduras, legumes e sucos também são bem-vindos. Outro vilão d esses dias é o ar condicionado, que resseca o ambiente e prejudica a pele, as vias aérea s e as mucosas. Daniel Barros (psiquiatra) lembra que o calor pode mudar o humor e tende a deixa r as pessoas mais irritadas. Isso tem relação com o nível de excitação. Enquanto o frio diminui nossa energia, o calor aumenta. O calor também pode atrapalhar o sono, já que em dias quentes o organismo fica agitado, a frequência cardíaca não diminui, as cé lulas não descansam e fica mais difícil conseguir dormir. Preste atenção em algumas dicas para lidar com o tempo seco: colocar uma bacia ou toalha úmida no ambiente, manter uma garrafinha com água sempre à mão, usar roupas frescas e claras, hidratar os olhos e nariz, colocar os pés em uma bacia com gelo e usar garrafas pet geladas na frente do ventilador. Texto adaptado, fonte: http://g1.globo.com/bemestar/noticia/2016/04/tempo-seco-e- quent e-demanda-mais-atencao-e-cuidados-com-hidratacao.html. 7 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA AULAS Questionário sobre conhecimentos prévios Questão 1: Ao entrarmos numa sala com ar condicionado, sentimos frio. E se entrarmos molha dos nessa mesma sala? Você já sentiu a mesma sensação em alguma outra situaç ão? Descreva e explique. _____ _______________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Questão 2: Ao toque da sirene da escola para sairmos, pegamos na lateral do assento da ca deira para afastar e levantarmos, neste momento observamos sensação térmica d ifere nte no metal e no plástico. Como você explicaria essa diferença? _____ _______________________________________________________________ _____ _______________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Questão 3: Quando misturamos o sabão em pó na água, para lavar roupas, observamos a sensação de quentura. Você poderia explicar essa mudança? ____________________________________________________________________ _____ _______________________________________________________________ _____ _______________________________________________________________ Roteiro de experimento: Evaporação de líquidos sobre a pele. O experimento envolve a evaporação de água, álcool etílico e acetona comercial sobre a pele do braço e observação de mudança de temperatura pela sensação, na região da pele em que se encontram os líquidos. Mater iais: água, álcool de uso doméstico, acetona, três conta gotas. P roce dimento 1: o professor pede que três estudantes possam ajudá-lo, um com um fra sco de água, outro com álcool e outro com acetona, gotejem os líquidos, com o auxílio de um conta gotas, no antebraço de cada estudante da sala que se propôs a participar da experiência, e em seguida pede aos que receberam os líquidos que sopre sobre os mesmos. Proce dimento 2: o professor pede aos estudantes que falem o que sentiram e expliq uem o que poderia está associado a sensação de temperatura diferente nas três regiões da pele em que estavam os líquidos. 8 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA AULAS 2º Encontro C ontinuidade do estudo do conteúdo de termoquímica, fazendo uso de texto no início da au la, experimento e atividade de sala. Texto 2 100 minutos Suge rimos ao professor a leitura de um texto (10 minutos) que possa reforçar o estudo da aula Conteúdo passada e contribua para o seguimento da aula Processos endotérmicos e nesse encontro. É importante que o assunto seja o exotérmicos, equação mais próximo possível da realidade de seu aluno e termoquímica, dissolução que você possa orientá-los a fazerem destaques de endotérmica e exotérmica. ponto s que acharem importantes ou que sejam dúvid as, para se discutir no final da leitura. Recursos P r o j e tor, computador, lousa e materiais para experimento (nos roteiros). Ambientes Sala de aula, auditório ou sala de multimídia. Estudo Após a leitura, você dará continuidade ao estudo do conteúdo (40 minutos), não esqueça de fazer ligações dos tópicos estudados com partes importantes do texto. Experimento Realize com os alunos um experimento demonstrativo (20 minutos) que envolve a trans ferência de energia ao toque na água em temperaturas diferentes. Atividade de sala Reserve o restante do tempo de aula (30 minutos) para os alunos exercitarem, por lista de questões, os conhecimentos trabalhados até esse encontro. 9 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA AULAS Texto 2: Qual a diferença entre temperatura e sensação térmica? Desde o dia 21 de junho, o Brasil está oficialmente no inverno e até mesmo os lugares do país que são conhecidos por sempre apresentarem temperaturas altas, tiveram uma queda considerável. Se as partes mais quentes do Brasil estão assim, imagina as mais frias? Nos últimos dias, são recorrentes as notícias falando de geadas e chuvas de granizo que atingem as regiões localizadas no Sul durante essa estação. E quando nos referimos a frio, calor, geada, chuvas, costumeiramente duas expressões são usadas com muita frequência, são elas: temperatura e sensação térmica. Apesar de uma se relacionar com a outra, elas não são a mesma coisa como muitas pessoas pensam. Qual a diferença entre temperatura e sensação térmica? A temperatura é uma grandeza física que é medida através de escalas termométricas (exemplo: graus Celsius, Fahrenheit e Kelvin); que está relacionada com a energia interna de um sistema (corpo, objeto ou ambiente) e é gerada pela agitação de suas moléculas. Quando um corpo está quente, isso indica que suas moléculas e stão muito agitadas, já um sistema frio, indica baixa movimentação molecular. Também chamada de temperatura aparente, a sensação térmica é um termo utilizado para designar como os sentidos do nosso corpo percebem a temperatura do ambiente, o que pode quase sempre diferir da temperatura real. Há uma série de variáveis que podem influenciar na sensação da temperatura, como a umidade, a densidade e a velocidade do vento. É através da pele que uma série de terminações nervosas tornam possível o nosso sentido do tato. Entre as percepções que ela transmite, estão as chamadas sensações térmicas, que basicamente é o fato de sentir frio ou calor que nada mais são do que uma forma de defesa do nosso organismo. No fim das contas, o culpado por fazer você se arrepiar e ranger os dentes não é a temperatura em si, mas a sensação térmica que é influenciada principalmente por causa dos ventos, que são capazes de retirar o calor dos corpos assim como nós fazemos ao assoprar uma xícara de café muito quente. Já nos dias quentes a grande vilã é a umidade do ar, já que ela diminui consideravelmente a evaporação do suor, que é um mecanismo que tem como principal função resfriar o corpo. Texto adaptado. https://www.estudopratico.com.br/qual-a-diferenca-entre-temperatura- e-sensacao-termica/ . 10 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA AULAS Roteiro de experimento: Água morna e água fria. O experimento envolve o contato ao mesmo tempo com água em temperaturas diferentes, seguida de troca de posicionamento para água a temperatura ambiente e observação de mudança de temperatura pela sensação. Materiais: Água, garrafa térmica, copos descartáveis de 50 mL, pano, balde. Observação: Peça o auxílio de dois de três alunos para otimizar o tempo da execução do experimento. P rocedimento 1: Dispor para cada aluno três copos descartáveis identificados numericamente e enfileirados em ordem crescente sobre a carteira. Coloca-se no copo 1, água a uma temperatura maior que a temperatura ambiente, não passar de 40 ºC. No copo 3, coloca-se água a uma temperatura menor que temperatura ambiente (fria). O copo 2 coloca-se água a temperatura ambiente. Procedimento 2: Assim que os copos forem preenchidos oriente os alunos que façam a imersão do dedo indicador direito na água morna e do dedo indicador esquerdo na água fria. Assim que eles perceberem que um dedo resfriou e outro esquentou, oriente a submergir os dois indicadores na água a temperatura ambiente. É pedido que os alunos descrevam o que sentiram e expliquem as mudanças de temperatura. . 11 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA AULAS Atividade de sa la de aula Questão 01 (UFMG – adaptada). Ao se sair molhado em CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) local aberto, mesmo em dias quentes, sente-se uma sensação de frio. Esse fenômeno está relacionado com ΔH = - 888 kJ/mol a evaporação da água que, no caso, está em contato com o corpo humano. Em relação a essa equação, analise as afirmativas a Essa sensação de frio explica-se corretamente pelo fato seguir, classificando-as em verdadeiras ou falsas. de que a evaporação da água • A reação de combustão do metano é exotérmica. A) é um processo endotérmico e cede calor ao corpo. • A entalpia dos reagentes é menor que a entalpia dos B) é um processo endotérmico e retira calor do corpo. produtos. C) é um processo exotérmico e cede calor ao corpo. • A variação de entalpia, nesse caso, indica que a D) é um processo exotérmico e retira calor do corpo. quantidade de calor absorvida é de 888 kJ/mol. E) é um processo endotérmico e cede calor do corpo. A sequência correta é Questão 02 (UNESP – adaptada). Nossas atividades A) V – F – F. B) F – V – V. C) V – F – V. cotidianas estão cheias de exemplos que envolvem D) V – V – F. E) F – V – F. conhecimentos científicos, como por exemplo os que estão ligados aos processos termoquímicos ilustrados Questão 05 (UNOPAR-PR). Em casas de artigos abaixo. esportivos é comercializado saco plástico contendo uma mistura de limalha de ferro, sal, carvão ativado e serragem de madeira úmida, que ao serem ativados produzem calor. Esse produto é utilizado em acampamento e alpinismo para aquecer as mãos ou Queima do gás butano e secagem das roupas. fazer compressas quentes numa contusão. O calor Os exemplos ilustrados acima podem ser definidos, obtido provém de uma dissolução respectivamente, como processos A) exotérmico e endotérmico. A) endotérmica. B) adiabática. C) exotérmica. B ) exotérmico e exotérmico. D) isobárica. E) dupla troca. C) endotérmico e endotérmico. D) endotérmico e exotérmico. Questão 06 (UERN). O conceito de entalpia-padrão de E) isotérmico e endotérmico. formação constitui uma das ideias mais brilhantes da termoquímica. A partir desse conceito, é possível Questão 03 (UNIVALI-SC). Em um texto encontramos a determinar o valor da variação de entalpia de uma seguinte frase. “Quando a água sofre fusão, ocorre uma reação química. O seguinte diagrama de entalpia reação química exotérmica”. Na frase há apresenta dados referentes a algumas substâncias A) apenas um erro, porque a água não se funde. químicas. B) apenas um erro, porque a reação química é endotérmica. C) apenas um erro, porque não se trata de uma reação química, mas de processo químico. D) dois erros, porque não se trata de reação química nem o processo químico é exotérmico. E) três erros, porque a água não se funde, não ocorre reação química e o processo físico é endotérmico. Questão 04 (UFSM). Cerca de 80% da energia Com base no gráfico, indique qual é o item verdadeiro consumida no mundo deriva da queima de petróleo, das seguintes afirmações. carvão ou gás natural, que são fontes energéticas não- renováveis e irão se esgotar a médio ou longo prazo. A) A formação de CO(g) a partir de substâncias simples Uma das alternativas, para resolver o problema, é o uso é endotérmica. da biomassa, matéria orgânica que, quando fermenta, B) A formação de CO2(g) a partir de substâncias simples produz o biogás, cujo principal componente é o metano. é exotérmica. A queima do metano se dá pela equação C) A transformação de CO(g) + 1/2 O2(g) em CO2(g) apresenta ΔH positivo. D) A transformação de CO2(g) em C(graf.) + O2(g) é exotérmica. E) As substâncias CO(g) + 1/2 O2(g) possuem as maiores entalpias. 12 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA AULAS 3º Encontro F inalizar os tópicos de estudo de termoquímica e preparar os alunos com orientações para o quarto encontro. Início 100 minutos Faça uma breve retomada (10 minutos) do que foi abordado na aula anterior, focando nos principais Conteúdo pontos que foram dúvidas para os alunos. Lei de Hess, entalpia padrão e entalpia de ligação. Estudo Neste momento (50 minutos), você poderá fazer o Recursos encerramento dos tópicos que faltam para complementar o estudo da termoquímica. Projetor, computador e lousa. Ambientes Sala de aula, auditório ou sala de multimídia. Resumo Após a conclusão dos tópicos, entregue para os alunos um resumo de tudo que foi estudado e faça a leitura dos pontos que você achar mais importante. Esse resumo servirá como fonte de consulta quando o aluno precisar (20 minutos). Orientações para o próximo encontro Para as orientações (20 minutos) você pedirá aos alunos que formem equipes com o máximo de 6 alunos. Entregue o folheto das orientações e realize a leitura junto com os alunos. 13 AULAS RESUMO DO ESTUDO DE TERMOQUIMICA Sistema: É a amostra ou porção particular na qual estamos interessados, pode ser TRANSFERÊNCIA DE CALOR SOB PRESSÃO CONSTANTE: ENTALPIA. aberto, fechado ou isolado. Muitas reações químicas ocorrem em recipientes abertos para a atmosfera e, portanto, Vizinhança: tudo o que circunda o sistema analisado. ocorrem em pressão constante de cerca de 1 atm. Esses sistemas podem se expandir ou contrair livremente. Em um sistema com volume constante, no qual nenhum trabalho Temperatura: É uma medida estatística do nível de agitação entre moléculas, de expansão é realizado, a variação na energia interna é igual à energia fornecida ao relacion ado com o deslocamento da energia cinética de um átomo ou molécula. Há um sistema na forma de calor (∆U = q, em volume constante). limite máximo ou mínimo de temperatura? A função de estado que permite obter informações sobre as variações de energia em ENERGIA pressão constante é chamada de ENTALPIA (H). A energ ia é transferida de duas maneiras gerais: para causar o movimento de um objeto H = U + PV contra uma força ou para causar uma mudança de temperatura. Dessa forma a energia Consequência dessa definição e da primeira lei da termodinâmica é que a variação da pode s er definida como a capacidade de realizar trabalho ou transferir calor. entalpia de um sistema é igual ao calor liberado ou absorvido em pressão constante. A transferência de calor é a forma de energia estuda em Termoquímica. ∆H = q CALOR Como as reações químicas usualmente ocorrem em pressão constante, em reatores abertos para a atmosfera, o calor que elas fornecem ou utilizam pode ser igualado à Calor é a energia transferida em consequência de uma diferença de temperatura. A variação de entalpia do sistema. Quando transferimos energia, na forma de calor, a um energia flui na forma de calor de uma região de temperatura alta para uma região de sistema em pressão constante, a entalpia do sistema aumenta nessa mesma temperatura baixa. A temperatura de um corpo depende da maior ou menor agitação proporção. Dizemos que nesse processo ocorre absorção de calor pelo sistema e o (velocid ades de translação, de vibração e de rotação) das partículas (átomos, denominamos de processo endotérmico. Quando energia é retirada, na forma de calor, moléculas ou íons) que constituem o corpo. A quantidade de calor, por sua vez, de um sistema em pressão constante, a entalpia do sistema diminui nessa mesma depend e da própria temperatura e da massa total do sistema. Representamos a energia proporção. Dizemos que nesse ocorre liberação de calor do sistema e o denominamos transferida um sistema como q. Portanto, quando a energia interna de um sistema se de processo exotérmico. altera por transferência de energia na forma de calor, temos Toda espécie química possui uma energia, que quando medida à pressão constante, é ∆U = q chamada de ENTALPIA (H). Não é possível calcular a entalpia de um sistema, e sim a É possível medir a energia transferida para um sistema na forma de calor, se soubermos sua variação (ΔH). a capac idade calorífica do sistema, C, isto é, a razão entre o calor fornecido e o aumento ΔH = H final – H inicial de temperatura que ele provoca. 14 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA AULAS RESUMO DO ESTUDO DE TERMOQUIMICA Variação de entalpia nas mudanças de estados físicos. Na forma de variação de entalpia. N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g) ΔH _____ 0 2 NH3(g) → N2(g) + 3 H2(g) ΔH _____ 0 REPRESENTAÇÃO GRÁFICA ΔH ΔH Reagentes Produtos Produtos Reagentes (H) ΔH(a) = H2 – H3 ∴ ΔH ____ 0 H3 O gráfico acima apresenta ∆H ___ 0, O gráfico acima apresenta ∆H ___ 0, (b) (c) ΔH(b) = H3 – H2 ∴ ΔH ____ 0 indicando ser um processo indicando ser um processo H2 _______________________. _______________________. ΔH(c) = H1 – H2 ∴ ΔH ____ 0 (a) (d) EQUAÇÃO TERMOQUÍMICA QUE INFLUEM NA ENTALPIA DAS REAÇÕES. H1 ΔH(d) = H2 – H1 ∴ ΔH ____ 0 Estado físico de agregação dos reagentes e dos produtos (H) VARIAÇÃO DE ENTALPIA NAS REAÇÕES QUÍMICAS. A variação da entalpia é a medida da quantidade de calor liberada ou absorvida pela H (g) + 1/2 O (g) 2 2 reação, a pressão constante. H O ( ) 2 ∆H = – 243 KJ Parte integrante da reação H O ( ) 2 ∆H = – 286 KJ N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g) + 92,2 KJ Exotérmica H O ( ) 2 ∆H = – 293 KJ 2 NH3(g) + 92,2 KJ → N2(g) + 3 H2(g) ___________ 15 AULAS RESUMO DO ESTUDO DE TERMOQUIMICA Quantidade das espécies químicas. ENTALPIA ou CALOR PADRÃO DE COMBUSTÃO. 1 H2 (g) + 1/2 O2 (g) → 1 H2O ( l ) ΔH = – 286 KJ É a energia liberada na combustão completa de 1 mol de uma determinada (H) substância com todas as substâncias envolvidas na combustão, no estado padrão. 2 H2 (g) + 1 O2 (g) → 2 H2O ( l ) ΔH =________ C + O (g) (diamante) 2 Estado alotrópico ENTALPIA PADRÃO DE FORMAÇÃO. C + O (g) (grafite) 2 C(grafite) + O2 (g) → CO2(g) ΔH = – 393,1 KJ É a variação de entalpia envolvida na formação de 1 mol de uma determinada CO (g) substância, a partir das substâncias simples correspondentes, com todas as espécies C(diamante) + O 22 (g) → CO2(g) ΔH = – 395,0 KJ no estado padrão. DISSOLUÇÃO ENDOTÉRMICA: ocorre quando a energia absorvida para separar as ENTALPIA OU ENERGIA DE LIGAÇÃO. partículas do soluto (dissociação) for maior que a energia liberada na sua solvatação. A dissolução de cloreto de amônio na água resfria o recipiente da dissolução, logo é É a energia envolvida (absorvida) na quebra de 1 mol de determinada ligação química, um processo de dissolução endotérmico. supondo todas no estado gasoso, a 25°C e 1 atm. A quebra de ligações será sempre DISSOLUÇÃO EXOTÉRMICA: ocorre quando a energia absorvida para separar as um processo ENDOTÉRMICO e formação de uma ligação será um processo partículas do soluto (dissociação) for menor que a energia liberada na sua solvatação. EXOTÉRMICO. A dissolução de hidróxido de sódio na água aquece o recipiente da dissolução, logo é Exemplo. Os valores de energia de ligação entre alguns átomos são um processo de dissolução exotérmico. fornecidos a seguir: A LEI DE HESS C – H é 413 kj/mol; O = O é 494 kj/mol; C = O é 804 kj/mol e O – H é 463 kj/mol Se uma equação química puder ser escrita como a soma de 2 ou mais etapas, a variação de entalpia da equação global é igual à soma das variações de entalpia das Considerando a reação representada por: etapas. Verifica-se então que sua variação de entalpia depende apenas dos estados inicial e final da mesma. CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (v) ESTADO PADRÃO DOS ELEMENTOS E DOS COMPOSTOS QUÍMICOS. Um elemento químico ou composto se encontra no ESTADO PADRÃO quando se O valor aproximado de ΔH, em kj, é de: apresenta em seu estado (físico, alotrópico ou cristalino) mais comum e estável, a 25°C a) – 820. b) – 360. c) + 106. d) + 360. e) + 820. e 1 atm de pressão. • o enxofre rômbico é mais estável (menos reativo) que o monoclínico; • o fósforo vermelho é mais estável (menos reativo) que o branco; • o oxigênio (O2) é mais estável (menos reativo) que o ozônio (O3). 16 AULAS Orientaç ões para gravação audiovisual e edição. • Os dispositivos de gravação (smartphones, câmera, tablet e outros) serão dos próprios membros da equipe; • É importante que se tenha presente no dia da gravação pelo menos três dispositivos de gravação por equipes, com suas baterias carregadas 100 % ou próximo; • Um ou dois membros da equipe serão responsáveis pela gravação utilizando os dispositivos, na posição horizontal apoiado num tripé ou outro apoio; • Todos os presentes no ambiente da gravação deverão contribuir com silêncio e postura adequada, enquanto dois outros alunos de outra equipe ficam fora do ambiente de gravação, pedindo silêncio de quem estiver passando no momento; • Na gravação da execução do experimento é importante não optar por falar os p rocedimentos, os erros de fala e o retorno ao início da gravação poderão levar um tempo maior para terminar a execução. Na edição, os procedimentos aparecerão em legendas e com presença ou não de fundo musical. • Os questionamentos do experimento deverão ser discutidos pela equipe em sala logo após a gravação, podendo recorrer ao vídeo produzido para compreensão; • As respostas deverão ser registradas no caderno e servirão para discussão com as demais equipes que não executarão o experimento, mas assistirão ao vídeo; • O software computacional ou de smartphone será de escolha da própria equipe para a realização das edições dos vídeos; • O produto audiovisual deverá conter uma capa com o nome da equipe e do experimento realizado, ficando a critério da equipe a utilização de efeitos nas edições; • A produção áudio visual passará por uma análise pelo professor antes da exibição, sendo o seu prazo de entrega final até dois dias antes da exibição. 17 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA EXPERIMENTO E GRAVAÇÃO 4º Encontro R ealizar a execução dos experimentos e a gravação. Execução dos experimentos 100 minutos Para execução dos experimentos é importante que a turma fique dividida em dois espaços, duas Recursos equipes são direcionadas para o ambiente onde . Dispositivos de gravação, tripé ocorrerá os experimentos e as demais equipes ficam ou outro apoio e materiais para em outro ambiente se preparando para sua vez. os experimentos (nos roteiros). Nesse momento o professor pode pedir auxílio de algum colega de trabalho para agilizar o acompanhamento das equipes que estarão na espera. Se o ambiente tiver espaço para que Ambientes ocorram duas execuções ao mesmo tempo, faça L a b o ratório de ciências ou dessa forma, se não, uma equipe fica observando a outro ambiente que possa execução de outra. Tente prosseguir da forma realizar os experimentos. escolhida até que finalize. . Gravação Para a gravação é importante que se tenham, três dispositivos eletrônicos de gravação por equipe, dois para gravar e um de reserva para possível substituição. É importante que o aluno grave em ângulos diferentes, podendo um ficar mais distante mostrando toda a equipe executando o experimento e um mais próximo mostrando os detalhes da execução. Estabeleça com os alunos uma forma de entregar dos vídeos, oriente que deixem o projeto do vídeo salvo, para possíveis modificações. Manter contato Mesmo com todas as orientações dadas, é possível aparecer dúvida dos alunos durante a edição dos vídeos, fique mantendo contato com os responsáveis pela edição, pergunte se está dando tudo certo, se eles optarem por contato através de redes sociais, esteja aberto a essa sugestão. 18 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA EXPERIMENTO E GRAVAÇÃO Roteiro de experimento 1: Envolvimento de energia na evaporação de líquidos Objetivo: Observar a variação temperatura quando ocorre evaporação de líquidos. Materiais e substâncias: termômetro, algodão, água, acetona comercial, álcool etílico de uso doméstico, conta gotas. Evaporação da água. Procedimento 1: Envolva o bulbo do termômetro com um pedaço de algodão, coloque sobre a bancada e anote a temperatura. Temperatura 01 = _______ Procedimento 2: Coloque 10 gotas de água no algodão e sopre. Anote a menor temperatura observada. Temperatura 02 = _______ Evaporação do álcool etílico. Procedimento 3: Envolva o bulbo do termômetro com um pedaço de algodão, coloque sobre a bancada e anote a temperatura. Temperatura 03 = _______ Procedimento 4: Coloque 10 gotas de etanol no algodão e sopre. Anote a menor temperatura observada. Temperatura 04 = _______ Evaporação da acetona. Procedimento 5: Envolva o bulbo do termômetro com um pedaço de algodão, coloque sobre a bancada e anote a temperatura. Temperatura 05 = _______ Procedimento 6: Coloque 10 gotas de acetona no algodão e sopre. Anote a menor temperatura observada. Temperatura 06 = _______ Questionamento. Questão 1: Como podemos relacionar o fluxo de energia e a diminuição de temperatura observados nos experimentos com a água, acetona e álcool? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Questão 2: Ao sairmos molhados após um banho num local ventilado, sentimos frio. De acordo com os conhecimentos sobre termoquímica, como podemos explicar essa sensação de frio? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ 19 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA EXPERIMENTO E GRAVAÇÃO S VÍDEOS Roteiro de experimento 2: Dissoluções endotérmica e exotérmica Objetiv o: Observar a variação temperatura por termômetro na dissolução aquosa de alguns solutos. M ateriais: 4 termômetros, água, 8 tubos de ensaio, espátula, estante de tubo de ensaio, frasco lavador, água, cloreto de amônio, hidróxido de sódio, ureia e sabão em pó. 1 3 5 7 2 4 6 8 Procedimento 1: Organizar os tubos de ensaio seguindo a sequência numérica mostrada na figura. Adicionar ureia nos tubos de ensaio 1 e 2, no tubo de ensaio 3 e 4 adicionar o sabão em pó, adicionar cloreto de amônio nos tubos de ensaio 5 e 6 e adicionar hidróxido de sódio nos tubos de ensaio 7 e 8. Procedimento 2: Colocar um termômetro nos tubos de ensaio 1, 3, 5 e 7. Registrar a temperatura observada. Temperatura da ureia= Temperatura do cloreto de amônio= Temperatura do sabão em pó= Temperatura do hidróxido de sódio= Procedimento 3: Sem retirar o termômetro, adicione água aos tubos de ensaio 1, 3, 5 e 7 e em seguida mexer o tubo de ensaio para que o soluto se dissolva. Observar se ocorre mudança de temperatura e registre. Temperatura da ureia= Temperatura do cloreto de amônio= Temperatura sabão em pó= Temperatura do hidróxido de sódio= Procedimento 5: Adicione água aos tubos de ensaio 2, 4, 6 e 8 e em seguida mexer o tubo de ensaio para que o soluto se dissolva. Toque no fundo do tubo de ensaio e descreva a sensação térmica. Dissolução da ureia= Dissolução do cloreto de amônio= Dissolução do sabão em pó= Dissolução do hidróxido de sódio= Questionamentos. Questão 1: Dos solutos utilizados no experimento, quais apresentam o princípio de dissolução para bolsas térmicas de aquecimento e quais apresentam o princípio de dissolução para bolsas térmicas de resfriamento? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Questão 2: Como poderíamos explicar a sensação de quentura nas mãos ao dissolvermos sabão em pó na água? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ 20 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA EXPERIMENTO E GRAVAÇÃO Roteiros dos experimentos Roteiro de experimento 3: A variação de temperatura do termômetro na troca de ambientes O bjetivo: Observar a variação temperatura por termômetro na mudança de ambientes. Materiais e substâncias: 2 termômetros, água, três recipientes (copos) identificados, fonte de aquecimento e fonte de resfriam ento. Termômetro 01 Termômetro 02 A B C Procedimento 1: identificar os termômetros como 01 e 02, observar a temperatura registrada em cada um e anotar. T01 =_______ T02 =_________ Procedimento 2: dispor de água, a uma temperatura maior que a temperatura ambiente, no recipiente A. Coloque o bulbo do termômetro 01 imerso na água, observe a temperatura e anote. T01 =_______ Procedimento 3: dispor de água, a uma temperatura menor que a temperatura ambiente, no recipiente C . Coloque o bulbo do termômetro 02 imerso na água, observe a temperatura e anote. T02 =_______ Observação: executar os procedimentos 2 e 3 ao mesmo tempo. Procedimento 4: dispor de água, a uma temperatura ambiente, no recipiente B, após 3 minutos de observação dos termômetros nos procedimentos 2 e 3, retirar os dois termômetros, colocar os bulbos imersos no recipiente B. T01 =_______ T02 =_________ Questionamentos. Questão 1. Quando passamos bastante tempo dentro de uma sala climatizada e saímos de forma brusca, em contato direto com os raios solares nos horários mais quentes do dia, sentimos um desconforto, como podemos relacionar o envolvimento de transferência de energia nessa situação? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Questão 2. Quando estamos com febre, geralmente nosso corpo fica quente, mas sentimos frio. De acordo com os conhecimentos sobre termoquímica, como explicaríamos essa sensação de frio? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ 21 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA EXPERIMENTO E GRAVAÇÃO S VÍDEOS Roteiro de experimento 4: Sensação térmica ao toque de objetos diferentes Objetiv o: Comparar a sensação térmica de objetos de constituições diferentes e verificar temperatura desses objetos com o uso do termômetro. Materiais e substâncias: termômetro por infravermelho, 4 objetos de constituições diferentes, um de madeira, um de vidro, um de plástico e um de metal. Observação: Esse experimento deve ser realizado em ambiente climatizado artificialmente. Procedimento 1: Verificar a temperatura de cada objeto e fazer o registro. Vidro= Madeira= Plástico= Metal= Procedimento 2: Verificar a temperatura das mãos. Em seguida tocar ao mesmo tempo o objeto de vidro e o de madeira, fazer registro de observação em relação a sensação térmica. __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Procedimento 3: Verificar a temperatura das mãos. Em seguida tocar ao mesmo tempo o objeto de plástico e o de metal, fazer registro de observação em relação a sensação térmica. __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Procedimento 4: Verificar a temperatura das mãos. Em seguida tocar ao mesmo tempo o objeto de vidro e o de plástico, fazer registro de observação em relação a sensação térmica. __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Procedimento 5: Verificar a temperatura das mãos. Em seguida tocar ao mesmo tempo o objeto de metal e o de madeira, fazer registro de observação em relação a sensação térmica. __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Questionamento. Questão 1. Fazendo uso de seus conhecimentos sobre transferência de energia, como você poderia explicar a sensação diferente nos objetos mediante as temperaturas que foram observadas pelo termômetro de infravermelho? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Questão 2. Em ambientes climatizados, quando tocamos em objetos diferentes, temos a sensação de frio para uns e outros não, como metais e madeira. Como podemos compreender essa sensação? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ 22 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA EDIÇÃO DOS VÍDEOS 5º Encontro A nalisar as edições realizadas nas produções audiovisuais e receber as que já tiverem prontas. Análise das edições 100 minutos No ambiente em que a turma estiver, reserve um espaço com uma mesa e seu computador, para que Recursos cada equipe possa se dirigir até você, e juntos . Computador e mesa. possam analisar a produção realizada. Se na sua análise e na da equipe o vídeo já esteja bom para ser exibido, faça uma cópia em seu computador. Ambientes Para as demais equipes que farão modificações, esteja sempre mantendo contado para que possam Sala de aula, auditório ou outro cumprir o prazo. espaço adequado. Itens da Edição Observe se a cor, fonte, tamanho e posição da legenda ficaram adequados. Outro ponto importante é a presença de fundo musical, analise o volume e adequação da música. 23 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA EXIBIÇÃO 6º Encontro E xibir os vídeos e lançar as perguntas aos expectadores. Organização para exibição 100 minutos Se sua escola dispõe de sala de multimídia ou auditório, sugerimos que a exibição dos vídeos Recursos ocorra num ambiente desses. Oriente os alunos para Computador, projetor e caixa ficarem com as equipes formadas. Após a exibição de som. de cada vídeo, as equipes que não realizaram o experimento exibido, discutem os questionamentos, formulam uma resposta e compartilham com as Ambientes demais equipes. Sala de aula, auditório ou outro espaço adequado. Distribuição do Tempo Organize o tempo desse momento, considerando os minutos necessário de cada vídeo, os minutos que as equipes terão para responder cada pergunta e os minutos para que possam compartilhar. Estímulo Tente explorar as respostas de forma que não haja dúvidas, estimule a equipe produtora do vídeo a ajudar as demais equipes a chegarem uma conclusão em suas respostas. . 24 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA EXIBIÇÃO S VÍDEOS Questionamento após exibição Experi mento sobre evaporação de líquidos Q uestão 1: Como podemos relacionar o fluxo de energia e a diminuição de temperatura observados nos experimentos com a água, acetona e álcool? _________________________ _________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Questão 2: Ao sairmos molhados após um banho num local ventilado, sentimos frio. De acordo com os conhecimentos sobre termoquímica, como podemos explicar essa sensação de frio? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Experimento sobre dissolução endotérmica e exotérmica Questão 3: Dos solutos utilizados no experimento, quais apresentam o princípio de dissolução para bolsas térmicas de aquecimento e quais apresentam o princípio de dissolução para bolsas térmicas de resfriamento? __________________________________________________________________________________ _ _________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Questão 4: Como poderíamos explicar a sensação de quentura nas mãos ao dissolvermos sabão em pó na água? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ A variação de temperatura do termômetro na troca de ambientes Questão 5: Quando estamos com febre, geralmente nosso corpo fica quente, mas sentimos frio. De acordo com os conhecimentos sobre termoquímica, como explicaríamos essa sensação de frio? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Experimento sobre o toque de objetos diferentes em ambientes frios Questão 6: Em ambientes climatizados, quando tocamos em objetos diferentes, temos a sensação de frio para uns e outros não, como metais e madeira. Como podemos compreender essa sensação? __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ 25 TERMOENSINO: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DE TERMOQUÍMICA BIBLIOGRAFIA S VÍDEOS 1AQUINO, K.; CAVALCANTE, P. Análise da construção de conhecimento significativo utilizando a produção de curtas metragens no ensino de química orgânica. REEC: Revista electrónica de enseñanza de las ciencias, v. 16, n. 1, p. 117–131, 2017. 2ALMEIDA, T. A.; CASTRO, C. F. DE; CAVALCANTI, E. L. D. A Influência da Linguagem Audiovisual no Ensino e na Aprendizagem de Química. Revista Tecnologias na Educação, v. 6, n. 11, 2014. 3JUNQUEIRA, M. M.; SILVA, E. L. Piaget, Ausubel, Vygotsky e a experimentação no ensino de Química. Enseñanza de las ciencias: revista de investigación y experiencias didácticas, v. 0, n. Extra, p. 1002–1006, 2013. 26