ENTENDENDO OS MODELOS ATÔMICOS POR MEIO DE MAPAS
CONCEITUAIS: UMA EXPERIÊNCIA VIVENCIADA NO PIBID
Magda Regina Schmitt1 - PUCPR
Neusa Nogueira Fialho2- PUCPR
Grupo de Trabalho - Didática: Teorias, Metodologias e Práticas
Agência Financiadora: CAPES
Resumo
O presente trabalho foi baseado nas experiências vivenciadas por estudantes que fazem parte
do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência-PIBID, dentro da disciplina de
Química, envolvendo cinco turmas do 1° ano do Ensino Médio, em um colégio estadual de
grande porte da cidade de Curitiba – PR. O objetivo desse trabalho é retratar uma maneira
diferenciada de ensino e aprendizagem sobre os modelos atômicos, por meio de mapas
conceituais. Optou-se pela metodologia de abordagem exploratória e descritiva, na qual
relata-se as ações realizadas durante as aulas, além da importância da utilização de mapas
conceituais em práticas docentes. Conclui-se, a partir desse estudo, que essa estratégia de
ensino contribui para um aprendizado significativo, motivador e diferenciado.
Palavras-chave: Química. Modelos Atômicos. Mapas Conceituais. PIBID.
Introdução
O presente trabalho foi desenvolvido tomando por base as experiências vivenciadas na
disciplina de Química, durante o Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência PIBID. Esse programa é muito importante para a formação de novos professores, sendo
desenvolvido em escolas públicas e que contribui para troca de experiências, reflexões e
discussões em grupo sobre estratégias de aprendizagem. Tem como intenção a melhoria do
ensino e o incentivo à carreira do magistério. Durante a realização do Programa, os futuros
1
Graduanda em Licenciatura em Química pela PUCPR. Aluna do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação
à Docência-PIBID. Técnica em Química pelo Centro Estadual de Educação Profissional de Curitiba. E-mail:
[email protected]
2
Doutoranda em Educação com ênfase em Teoria e Prática Pedagógica na Formação de Professores, pela
PUCPR. Professora de Química do Governo do Estado do Paraná. Pesquisadora - Grupo: Prática Pedagógica no
Ensino e
Aprendizagem
com
Tecnologias Educacionais
PRAPETEC-PUCPR.
E-mail:
[email protected].
ISSN 2176-1396
23494
docentes têm o primeiro contato com a sala de aula e a possibilidade de desenvolver projetos
diferenciados na escola. Nas palavras de Stentzler (2013, s/p):
O intuito do projeto é promover a inserção dos acadêmicos no cotidiano escolar
desde o início da sua formação, para que desenvolvam atividades didáticopedagógicas sob orientação de um docente da licenciatura e de um professor da
escola, dessa forma o magistério é valorizado e possibilita-se a articulação entre
teoria e prática necessárias à formação dos docentes, elevando a qualidade das ações
acadêmicas nos cursos de licenciatura.
Destaca-se ainda, que os projetos desenvolvidos pelos estudantes do PIBID podem
inspirar e motivar os docentes em exercício a desenvolver ações semelhantes, bem como
refletir suas práxis, além de pesquisar mais para melhorar sua prática docente. Sendo assim,
esse programa pode contribuir para a formação continuada dos professores da rede estadual,
“pois os professores trazem suas experiências de sala de aula, e em contraposição os membros
da academia levam estudos específicos sobre tais problemas, que são refletidos e discutidos
pelo grupo, o que leva a um amadurecimento de ideias” (FREIRE; MILARÉ, 2013, p. 19) e
consequente reflexão que auxilia na solução de problemas enfrentados em sala de aula.
Nesse contexto, o objetivo desse trabalho é retratar uma maneira diferenciada de
ensino e aprendizagem sobre os modelos atômicos, por meio de mapas conceituais, a qual
será relatada no decorrer do texto, com especificações sobre os resultados obtidos mediante a
utilização dessa estratégia de ensino, para a aprendizagem de química.
Os Modelos Atômicos através da História e sua Relevância Educacional na Disciplina de
Química
As discussões e estudos feitos anteriormente por estudiosos e filósofos são
fundamentais para a expansão do conhecimento da química, por isso é importante conhecer o
seu início, como surgiu, os cientistas que começaram a se interessar por esse estudo e as
contribuições que dali surgiu para o mundo atual. É necessário, então, que seja feito uma
retomada de fatos marcantes na história do conhecimento químico, o desenvolvimento de
saberes e de práticas ligadas à transformação da matéria e presentes na formação das diversas
civilizações que foi estimulado por necessidades humanas, como, por exemplo, o domínio do
fogo (BRASIL, 2008).
Os primeiros filósofos começaram a se perguntar sobre como tudo é feito, a isso
chamaram de Princípio Constitutivo (BARBOSA, 2015), ou seja, todas as coisas são feitas de
um princípio único. Houve o filósofo que disse que tudo era feito de água, outro dizia que era
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de terra, há quem dizia que era de ar e até mesmo de fogo. E houve, também, o que disse que
tudo era feito a partir dos quatro elementos juntos.
Os livros didáticos trazem que Demócrito (460-370 a.C.) e outros filósofos gregos
antigos especulavam sobre a natureza da matéria fundamental da qual o mundo era feito. Para
eles, o mundo material deveria ser constituído de partículas indivisíveis que eram chamados
de átomos, o que significava indivisíveis.
Segundo Brown (2005), a visão atômica da matéria enfraqueceu-se por alguns séculos,
mas ressurgiu na Europa durante o século XVII quando cientistas tentavam explicar as
propriedades dos gases. Uma nova teoria surgiu durante o período 1803-1807, com o trabalho
de um professor inglês, John Dalton, o qual estabeleceu seus postulados que toda matéria é
composta de partículas fundamentais (átomos). Esses são maciços e homogêneos. São
permanentes e indivisíveis. Não podem ser criados e nem destruídos. Por estas características,
seu modelo atômico ficou conhecido como “Bola de bilhar”. Em paralelo às descobertas de
Dalton, eram realizados os primeiros experimentos de eletrólise, primeira indicação de que a
matéria e a eletricidade deveriam estar relacionadas (RUSSEL, 1994).
Os gases apresentam uma má condutividade elétrica em condições ambientes, mas à
medida que a pressão de gás diminui, vão proporcionalmente conduzindo eletricidade.
Sabendo disso, em 1875, William Crookes usou um tubo de descarga e fez experimentos
chegando à conclusão que os raios provenientes do cátodo foram denominados de raios
catódicos e estes possuem massa, além de se propagarem em linha reta (RUSSEL, 1994).
Joseph John Thomson, em 1898, mostrou que as partículas em raio catódico são
carregadas negativamente. Provou a afirmação mostrando que o raio pode ser desviado se
passar entre placas de metais carregados opostamente em um tubo de Crookes. Essas
partículas negativas eram denominadas elétrons (RUSSEL, 1994).
O modelo atômico de Thomson, conforme trazem os livros didáticos, era uma esfera
de carga elétrica positiva, grande e pesada incrustada por uma quantidade de elétrons menores
e mais leves, o que facilitaria a remoção de elétrons do átomo. Esse modelo ficou conhecido
como “Pudim de ameixas” (RUSSEL, 1994). A teoria atômica de Thompson só foi
substituída após muitos anos, quando Ernest Rutherford realizou experimentos na Inglaterra,
no início do século XX. O físico só conseguiu realizar este experimento pois em 1890 foi
descoberto que alguns elementos são radioativos, ou seja, estes elementos radioativos eram
capazes de emitir uma radiação de alta energia. Uma partícula alfa, por exemplo, carrega uma
carga positiva, e este fato o ajudou com seus experimentos (BROWN, 2005).
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Sabendo disso, Rutherford lançou um fluxo de partículas alfa por uma pequena
quantidade do elemento radioativo polônio em várias folhas finas de diversos materiais, como
mica, papel e ouro. Neste experimento conseguiu observar que nem todas as partículas
atravessavam as folhas em linha reta, pois algumas sofriam desvios. Com isso, começaram as
especulações sobre o que causou o desvio e por que somente algumas das partículas foram
desviadas. Para responder a estas perguntas, o cientista projetou um aparelho para medir o
ângulo do desvio sofrido pelas partículas alfa, quando estas passavam por uma folha
extremamente fina de ouro (BROWN, 2005).
Com os resultados do experimento, foi possível perceber que embora muitas das
partículas atravessassem a folha com pouco ou nenhum desvio, algumas, ao contrário, foram
desviadas, os valores dos ângulos medidos desses desvios, variavam de valores muito
próximos de zero, até valores acima de 90º, fato este que levou a novas especulações.
Segundo a história, em 1911, Rutherford foi capaz de mostrar o que os resultados
experimentais realmente significavam. O cientista compreendeu que o átomo era constituído
de um pequeno núcleo rodeado por um grande volume no qual os elétrons estão distribuídos,
o que ficou conhecido como “modelo planetário”. O núcleo carrega toda a carga positiva e a
maior parte da massa do átomo, isso explica as repulsões com as partículas alfa (BROWN,
2005).
O modelo atual do átomo está fundamentado no de Rutherford, que em 1914
demonstrou a existência de uma partícula que possui uma massa muito maior do que o elétron
e tem a carga positiva, ao invés de negativa, o próton. Mas, embora os prótons contivessem
toda a carga do núcleo, eles sozinhos não poderiam compor sua massa. Em 1932, o físico J.
Chadwick resolveu o problema, ao descobrir uma partícula que possuía praticamente a mesma
massa do próton, mas que não possuía carga, por ser neutro e a denominou de nêutron (o
nêutron era especulado por Rutherford em 1914, mas a comprovação só veio em 1932)
(BROWN, 2005).
Existem falhas na teoria atômica de Rutherford, no que diz respeito aos elétrons. Os
elétrons ou estão parados ou em movimento. Se essas partículas estivessem paradas, elas
seriam atraídas pela carga positiva do núcleo e o átomo seria aniquilado. Por outro lado, se
essas partículas estivessem em movimento, elas sofreriam uma aceleração em direção ao
círculo e se não o fizessem elas seguiriam uma linha reta e se perderiam no espaço, o que
ocasionaria a aniquilação do átomo também.
23497
Niels Bohr, em 1913, começou a refletir sobre o átomo. De início, admitiu que quando
uma substância é aquecida e emite luz, ela assim o faz porque seus átomos absorvem energia
da chama ou da descarga elétrica. Usou este estudo como base e afirmou que um elétron em
um átomo não é livre para ter qualquer quantidade de energia (RUSSEL, 1994).
Assim, Bohr postulou que os elétrons se encontravam na eletrosfera do átomo, que era
dividida em regiões denominadas níveis de energia. Um elétron não perde e nem ganha
energia de forma espontânea, mas se fornecido energia ele poderá saltar para um nível mais
externo, porém o elétron tende a voltar para o seu nível, devolvendo a energia recebida em
forma de luz (RUSSEL, 1994). As teorias de modelos atômicos não pararam com Bohr. Em
1926, Shrodinger e Heisenberg continuaram os estudos com a Mecânica Quântica.
Esses pressupostos deixam evidente a evolução dos modelos atômicos, num percurso
de investigações e experimentos que foram fundamentais para o mundo contemporâneo.
Desse modo, é relevante pontuar que o processo de ensino e aprendizagem de química,
especialmente no ensino médio, não deve abordar somente o uso de fórmulas, reações e
equações, mas também a sua história, buscando relacionar fatos e conceitos e levando o aluno
a entender os processos existentes na sociedade, para que se forme como cidadão apto a
questionar e resolver problemas. Assim, de acordo como os Parâmetros Curriculares
Nacionais para o Ensino Médio - PCNEM - (2009, p. 87), o ensino de química:
[...] deve possibilitar ao aluno a compreensão tanto dos processor químicos em si,
quanto da construção de um conhecimento científico em estreita relação com as
aplicações tecnológicas e suas implicações ambientais, sociais, políticas e
econômicas.
Em outras palavras, o ensino de química precisa priorizar a relevância dessa ciência no
contexto social e sua importância para o ser humano, reportando-o para o cotidiano dos
alunos e das pessoas de modo geral, levando em consideração sua evolução, as descobertas e
os experimentos realizados ao longo da história e que se tornaram essenciais para os avanços
da atualidade.
Mapas Conceituais como Estratégia de Aprendizagem em Química
O ensino de Química, ao longo da história, sofre influência dos paradigmas
característicos de cada época e em consequência disso, novas estratégias de aprendizagens
vêm sendo desenvolvidas. Uma estratégia de relevância educacional é a aprendizagem
significativa de David P. Ausubel (1989), na qual destaca-se os mapas conceituais, uma
23498
criação de Josef Novak, que é vista como uma “estratégia simples e poderosa para ajudar os
(as) alunos (as) a aprender e organizar o material de aprendizagem” (RIBEIRO; NUÑEZ,
2004, p. 201).
Os mapas conceituais são utilizados para facilitar a aprendizagem do aluno, no sentido
de levá-lo a ler, interpretar e sintetizar um texto de maneira que fique claro a seu
entendimento. São estruturados de forma a relacionar uma palavra tema com conceitos
relacionados a esse tema. Molina, Ontoria e Gómez (2004) apontam que o mapa conceitual
pode ser visto como um modelo educativo, pois é centrado no aluno e não no professor;
atende ao desenvolvimento de habilidades e não se conforma com a repetição mecânica da
informação por parte do aluno; é orientado não apenas para o desenvolvimento intelectual do
aluno, mas para o desenvolvimento harmônico de todas as propriedades da pessoa.
Para a construção de um mapa conceitual é necessário um estudo prévio sobre o tema
e uma organização de conceitos considerados importantes para que haja entendimento e uma
aprendizagem significativa. É importante ressaltar que um mapa conceitual é construído
através das concepções do seu construtor, ou seja, o mapa acaba se tornando único, mesmo
havendo outros mapas do mesmo tema. Para Gonzalez (1992), o poder explicativo ou de
generalidade é que deve ser idêntico.
O mapa conceitual segue uma lógica e uma hierarquização de conceitos e ideias. Seus
elementos básicos, de acordo com Ribeiro e Nuñez (2004, p. 202), são: hierarquização, que
compreende o “conceito de maior abrangência e conceitos subordinados de menos
abrangência”; seleção, que nada mais é do que a “síntese ou resumo contendo o mais
importante ou mais significativo da mensagem ou texto”; e o impacto visual, que “mostra a
relação entre as ideias mais importantes, de forma concisa e elegante”.
Para a construção de um mapa conceitual é necessário não somente seguir a lógica e a
hierarquização, mas a sua estrutura. Assim, os componentes estruturais do mapa conceitual,
segundo Ribeiro e Nuñez (2004, p. 204) são os conceitos, ou seja, categorias simbólicas, que
“provocam imagens mentais e permitem a operacionalização com objetos do mundo real e do
mundo simbólico”; as proposições, que são representadas “por dois ou mais termos
conceituais, unidos por uma ou mais palavras de enlace, para formar uma unidade semântica
(significado), afirmando ou negando algo de um conceito”; e as palavras de enlace, que
“servem para unir os conceitos e explicitar o tipo de relação existente”. As palavras de enlace
não provocam imagens mentais, como sugerem os conceitos.
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No processo de ensino e aprendizagem, os mapas conceituais possibilitam aos alunos
uma organização de informações sobre o tema ou assunto a ser estudado. Marriot e Torres (p.
184) explicam que:
[...] os alunos, individualmente ou colaborativamente, podem fazer mapas para
planejar pesquisas e projetos, preparar apresentações e organizar a informação em
categorias significativas, revisando e estudando a matéria, condensando um texto ou
várias páginas de um livro num resumo sucinto das ideias principais do autor. Essas
atividades incentivam o pensamento crítico e criativo, reforçam a compreensão,
ajudam a identificar conceitos mal compreendidos e estimulam o desenvolvimento
linguístico e o das habilidades de memória de longo prazo.
Um mapa conceitual pode ser construído manualmente, com a utilização de papéis ou
até mesmo de canetas coloridas, ou por meio de um programa específico. O Cmap Tools é um
programa que permite a criação de mapas conceituais. Esse software é o resultado de uma
pesquisa realizada no Instituto de Flórida para Human & Machine Cognition (IHMC), que
“capacita os usuários a construir, navegar, compartilhar e criticar modelos de conhecimento
representados como mapas conceituais” (CMAP, 2015). Nesse sentido, os mapas conceituais
propiciam ao aluno a possibilidade de desenvolver a capacidade de selecionar conceitos
essenciais e estabelecer relações entre eles.
Olhando para o trabalho do professor, o mapa conceitual pode ser utilizado, conforme
apontamentos de Marriot e Torres (2014, p. 185), como estratégia para:

Ilustrar o conteúdo desenvolvido em apenas uma aula;

Refletir alguns conteúdos de uma determinada disciplina;

Representar o conteúdo programático de uma disciplina (proporcionando
uma visão geral de todos os assuntos que serão / foram trabalhados);

Expor todo o currículo escolar (revelando a sequência dos conteúdos e como
eles são desenvolvidos e interligados).
Assim, os mapas conceituais podem contribuir com o trabalho do docente e auxiliar no
processo de ensino e aprendizagem, seja na química ou nas demais disciplinas. É uma
estratégia diferenciada que pode, inclusive, ser desenvolvida em grupos, promovendo
atividades colaborativas e de interação aluno/aluno e professor/aluno.
Experiência Vivenciada com o Uso de Mapas Conceituais
A pesquisa que se apresenta é de natureza exploratória e descritiva. A pesquisa
exploratória busca relatar a importância de se utilizar estratégias diferenciadas no processo de
ensino e aprendizagem de química. Richardson (1989, p. 281) afirma que “a pesquisa
23500
exploratória procura conhecer as características de um fenômeno para procurar explicações
das causas e consequências de dito fenômeno”, no nosso caso o uso de mapas conceituais.
Entende-se que os mapas conceituais podem contribuir para uma aprendizagem significativa,
que leva o estudante a entender o processo de síntese de ideias.
Nessa perspectiva, o trabalho foi desenvolvido com cinco turmas, sendo estudantes do
1º ano do Ensino Médio e foram utilizadas três horas-aula para os estudantes realizarem suas
criações. Iniciou-se a primeira aula com a explicação dos modelos atômicos, desde o início
com os filósofos, até o que se conhece hoje. A introdução ao tema foi dada de maneira
contextualizada, sempre motivando e explorando a imaginação dos alunos, para que houvesse,
de fato, uma construção de conhecimentos sobre a história da química, mais especificamente
do átomo. Destaca-se que, é essencial que se faça uma “contextualização, que dê significado
aos conteúdos e que facilite o estabelecimento de ligações com outros campos de
conhecimento” (PCNEM, 2009, p. 87).
Para enfatizar e complementar a explicação sobre a evolução dos modelos atômicos
foi apresentado uma produção audiovisual3, com o título “Tudo se transforma, história da
química, história dos modelos atômicos”, produzida pela PUC-RIO, em parceria com o
Ministério da Educação, o Ministério da Ciência e Tecnologia e o Fundo Nacionais de
Desenvolvimento da Educação dedicados ao apoio do ensino de Química no Ensino Médio.
Entende-se que a diversificação de recursos pedagógicos motiva, inova, e oportuniza novos
questionamentos sobre os conteúdos explorados. Reforça-se essa ideia com os próprios
PCNEM (2009, p. 109), ao explicitar que:
Também é importante e necessária a diversificação de materiais ou recursos
didáticos: dos livros didáticos aos vídeos e filmes, uso do computador, jornais,
revistas, livros de divulgação e ficção científica e diferentes formas de literatura,
manuais técnicos, assim como peças teatrais e música dão maior abrangência ao
conhecimento, possibilitam a integração de diferentes saberes, motivam, instigam e
favorecem o debate sobre assuntos do mundo contemporâneo.
Na segunda aula foi apresentado aos alunos o que é um mapa conceitual, explicando
as suas estruturas e seus elementos principais. Com o auxílio de um projetor, os alunos
visualizaram um mapa conceitual, cujo tema era os modelos atômicos, para que pudessem
compreender e visualizar de forma mais clara o que estava sendo explicado. O mapa
conceitual que fora mostrado foi construído com o software Cmap Tools, conforme já citado.
3
Vídeo: Tudo se transforma, história da química, história dos modelos atômicos. Disponível em:
https://www.youtube.com/watch?v=58xkET9F7MY.
23501
Visto que os estudantes haviam compreendido a ideia de mapa conceitual, pediu-se
para a turma a formação de quatro grupos. Para cada grupo lhes foi entregue cartolina, canetas
hidrográficas, papéis coloridos, tesouras sem pontas e cola. Com as instruções passadas,
pediu-se aos alunos a construção de um mapa conceitual sobre o tema modelos atômicos,
tomando por base um texto que eles já tinham em mãos, além das explicações e explanações
feitas pelo professor em sala de aula. A Figura 1 ilustra o desenvolvimento de um grupo de
trabalho.
Figura 1 - Construção de um mapa conceitual: alunos do 1° ano do Colégio Estadual Pedro Macedo.
Fonte: As autoras
Nos vinte primeiros minutos da terceira aula os alunos finalizaram os mapas
conceituais e se organizaram para a apresentação do mapa criado pelo grupo para a sua turma.
Foi pedido para que o grupo conversasse entre si e escolhesse um ou mais representantes para
a apresentação do mapa conceitual, respeitando assim os alunos que possuem bloqueio ao
falar em público. Os PCNEM (2009, p. 110) esclarecem que “uma aula com diálogo, na qual
os alunos fazem uso da palavra para manifestar suas ideias, pode ser fonte de informação para
o professor conhecer como pensam seus alunos, podendo detectar suas dificuldades,
problemas de aprendizagem e interesses”. Assim, uma das formas utilizadas para avaliar o
aprendizado dos alunos foi a apresentação oral dos grupos, que explicaram as ideias colocadas
no mapa conceitual construído por eles (Figura 2).
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Figura 2 - Apresentação de mapa conceitual construído pelos alunos do 1° ano.
Fonte: As autoras
As apresentações foram significativas, pois os alunos mostraram entendimento e
clareza em suas explicações, evidentes nos detalhes colocados por alguns grupos e na
organização dos mapas conceituais.
Considerações Circunstanciais
Como o ensino de Química deve ter diferentes ações didáticas e pedagógicas para
proporcionar melhorias de ensino, já que “a seleção e a organização de temas, conteúdos e
habilidades são parte essencial do processo de ensino e aprendizagem, mas não bastam para
alcançar as metas almejadas de formação e desenvolvimento de competências.” (PCNEM,
2009, p. 108), o trabalho realizado com os alunos alcançou os objetivos, além de ser o foco do
Programa Institucional de Bolsas de iniciação à Docência-PIBID.
O trabalho com mapas conceituais desenvolveu habilidades nos estudantes como:
seleção de informações importantes dentro do tema de estudo; criação de mapas conceituais
respeitando a hierarquização dos conceitos e ideias, formando um esquema visual adequado;
realização de trabalho em grupo; e compreensão da história dos modelos atômicos.
A utilização de mapas conceituais contribuiu para um aprendizado significativo,
motivador e diferenciado, visto que as habilidades desenvolvidas pelos alunos ficaram
evidentes em suas explicações orais e expressas nos seus próprios mapas conceituais.
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23503
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possibilita-a-construcao-de-multiplos-olhares-e-respostas-para-questoes-vinculadas-ao-papelsocial-de-uma-instituicao-de-ensino-superior/>. Acesso em 13 ago. de 2015.
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