DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
FACULDADE DE CIÊNCIAS DA UNIVERSIDADE DO PORTO
Recursos experimentais e materiais
auxiliares digitais para o ensino da Química
Nuclear: desenvolvimento, organização e
avaliação
Tese orientada por:
- Prof. Doutor João Carlos de Matos Paiva
- Prof. Doutor Manuel João Monte
Dissertação submetida à Faculdade de Ciências da
Universidade do Porto para obtenção do grau de
Mestre em Química para o Ensino
Lúcia Nunes Macedo
OUTUBRO DE 2007
Agradecimentos
Ao Prof. Doutor João Paiva pela orientação, conhecimento, apoio e palavras
de ânimo e de incentivo prestados. Agradeço todo o estímulo e compreensão, em
todos os momentos deste trabalho.
Ao Prof. Doutor Manuel João Monte pela sua disponibilidade, sugestões, pela
sua leitura e revisão do texto.
Ao Engenheiro Ilídio Martins por toda a disponibilidade e criatividade na
execução das tarefas informáticas e de programação
A todos os professores por terem, tão amavelmente, colaborado neste
projecto.
À Anita, a todos os meus amigos e colegas de trabalho por todo o apoio e
incentivo.
Aos meus pais e irmã que me ensinaram a lutar por aquilo que quero e que
sempre acreditaram nas minhas capacidades.
Ao “Kiko” por todos os momentos de alegria, mesmo nas alturas mais difíceis.
Ao Alexandre pela paciência, pelas criticas, pela ajuda infinita e por todos os
momentos que deixei de partilhar com ele.
A todos, os meus sinceros agradecimentos.
I
Lista de Abreviaturas
c.p.s: contagens por segundo
c.p.m: contagens por minuto
DANF: DEPARTMENTS OF THE ARMY, THE NAVY, AND THE AIR FORCE
d.p.m: desintegrações por minuto
G.M.: Geiger-Müller
ITN: Instituto Tecnológico Nuclear
M.E.: Ministério da Educação
Q.N.: Química Nuclear
RSC: Royal Society of Chemistry’s
T.I.C: Tecnologias de Informação e Comunicação
U.V.: Ultra-violeta
WWW: World wide web
II
Resumo
Este trabalho debruça-se sobre o tema “Química Nuclear”, leccionado nos
actuais programas das disciplinas de Física e Química, 10º ano, e Química, 12º
ano de escolaridade. Trata-se de um tema “novo” para os professores, que tem
colhido algum entusiasmo da parte dos docentes mas que envolve, ao mesmo
tempo, alguns constrangimentos.
Procurou-se enquadrar científica e pedagogicamente esta temática, no
sentido de contribuir para inovar o processo de aprendizagem. Fez-se uma
pesquisa bibliográfica sobre conceitos importantes relacionados com o tema, o
papel do professor no ensino de alguns desses conceitos bem como algumas das
dificuldades dos alunos sentidas na aprendizagem dos mesmos.
Foram levados a cabo alguns procedimentos experimentais de interesse
educativo na área da Química Nuclear, utilizando um contador Geiger-Muller.
Foram também organizados e desenvolvidos recursos digitais e materiais
auxiliares sobre Química Nuclear, de modo a proporcionar aos alunos e
professores um processo ensino-aprendizagem mais atraente e contribuir para
colmatar algumas dificuldades dos alunos.
Para avaliar os recursos digitais criados foi feita uma investigação qualitativa
piloto através da análise de entrevistas individuais feitas a professores de Química,
após a interacção destes com a página desenvolvida e os recursos associados.
Esta investigação recolheu opiniões sobre a contribuição destes recursos digitais
para o desenvolvimento do gosto pela química nos alunos e para uma melhor
compreensão sobre os conteúdos abordados neste trabalho. Ao mesmo tempo,
extraíram-se das entrevistas efectuadas preciosas sugestões de melhoramento
dos recursos.
III
Abstract
This work is about the theme “Nuclear Chemistry” taught in the present
programme of the tenth grade of physics and chemistry, also in the twelfth grade. It
is a “new” theme for teachers, which has been received with great enthusiasm, but
it envolves some constrains at the same time.
We have tried to enchase scientific and pedagogically these themes with the
purpose of contributing to innovate the learning process. It presents a
bibliographical research over important conceptions related to the theme, the role of
the teacher, teaching those conceptions as well as some of students difficulties felt
on that apprenticeship.
Some experimental procedures of educational interest have been tried in
“Nuclear Chemistry” area, using a Geiger-Muller meter.
Digital resources and auxiliary material have been developed, involving the
specific area, so that it proportionates both students and teachers an attractive
teaching-learning process and block up some of the student’s difficulties.
To study and evaluate the digital resources created, it was done a qualitative
investigation through the analysis of individual interviews with chemistry teachers,
after their interaction with the developed web page and related resources. This
investigation gathered opinions over the contribution of these digital resources to
the development of the student’s pleasure in chemistry, also, to a better
understanding on the matter contained in this work. At the same time, valuable
suggestions were taken from the interviews in order to improve the resources.
IV
Índice de figuras
Figura 3.1: Representação esquemática dos tamanhos relativos do átomo e respectivo núcleo
14
Figura 3.2: Experiência de Rutherford
15
Figura 3.3: Decaimento α do Polónio-210
25
Figura 3.4: Decaimento β-
27
Figura 3.5: Decaimento β+
28
Figura 3.6: Decaimento β- do Cobalto-60
30
Figura 3.7: Poder de penetração das diferentes radiações
31
Figura 3.8: Interacção gama por efeito fotoeléctrico
34
Figura 3.9: Interacção gama por efeito Compton
35
Figura 3.10: Interacção gama por produção de pares
36
Figura 4.1: O contador Geiger-Muller
37
Figura 4.2: Trifólio: símbolo de presença de radiações
39
Figura 4.3: Dispositivo utilizado
43
Figura 4.4: Cartografia do radão em Portugal
57
Figura 5.1: Página inicial do Portal MOCHO
64
Figura 5.2: Página do Excel para “alimentação” do Portal
65
V
Figura 5.3: Página principal do site “Apostilas Electrónicas de Dona Fif”
66
Figura 5.4: Página principal do site “Halflife”
67
Figura 5.5: Página principal do site “The Rutherford experiment”
68
Figura 5.6: Página principal do site “Radioactive nuclei decay law”
68
Figura 5.7: Página principal do site “Experiência de Rutherford”
69
Figura 5.8: Página principal do site “Artificial nuclear chain reactions”
69
Figura 5.9: Página principal do site “The law of radioactive decay”
70
Figura 5.10: Página principal do site “Radioactive decay series”
70
Figura 5.11: Página principal do site “Nuclear World”
72
Figura 5.12: Página principal do site “Fission demo”
72
Figura 5.13: Página principal do site “Nuclear Reactions”
73
Figura 5.14: Página principal do site “Fusion-Fission Dynamics”
74
Figura 6.1: Aspecto da página Web inicial de “Química Nuclear no ensino secundário” 92
Figura 6.2: Aspecto inicial da sub-área Hipertexto
93
Figura 6.3: Aspecto inicial da sub-área WebQuest
95
Figura 6.4: Aspecto de uma das páginas da sub-área Roteiro de exploração
96
Figura 6.5: Aspecto inicial do Quiz
97
Figura 6.6: Possibilidades que podem surgir na verificação das respostas
98
Figura 6.7: Janela que indica que o questionário terminou
98
Figura 6.8: Aspecto do relatório do resultado do Quiz
99
Figura 6.9: “Balão” indicativo do objectivo do jogo
100
Figura 6.10: Aspecto da Sopa de Letras
100
VI
Figura 6.11: Página indicativa do objectivo do jogo
101
Figura 6.12: Aspecto do jogo da descoberta dos pares
102
Figura 6.13: Segundo quadro do jogo da descoberta dos pares
102
Figura 6.14: Aspecto da página inicial das Adivinhas
103
Figura 6.15: Quadro de jogo
104
Figura 6.16: Aspecto da sub-área Crucigrama
105
Figura 6.17: Indicação do número de respostas correctas e do tempo total de jogo
105
VII
Índice de gráficos
Gráfico 3.1: Raio nuclear em função da raiz cúbica do número de massa, A
16
Gráfico 3.2: Energia de coesão nuclear por nucleão em função do número de massa
18
Gráfico 3.3: Número de neutrões, N, em função do número de protões, Z
20
Gráfico 3.4: Representação gráfica de N/No em função de t/τ
23
Gráfico 4.1: Gráfico da taxa de contagem (cps) em função da tensão aplicada (V)
47
Gráfico 4.2: Taxa de contagem para a radiação beta em função da espessura do absorvente
55
Gráfico 4.3: Taxa de contagem para a radiação alfa em função da espessura do absorvente
55
VIII
Índice de tabelas
Tabela 3.1: Alcance das diferentes radiações de energia igual a 1 MeV
32
Tabela 4.1: Factores de qualidade para várias radiações
41
Tabela 4.2: Tempo de contagem em função da tensão aplicada
46
Tabela 4.3: Taxa de contagem observada sem a protecção de chumbo
49
Tabela 4.4: Taxa de contagem observada com a protecção de chumbo
49
Tabela 4.5: Taxa de contagem observada para a radiação beta em função da
espessura do absorvente
53
Tabela 4.6: Taxa de contagem observada para a radiação alfa em função da
espessura do absorvente
54
Tabela 4.7: Taxas de contagem observadas nos diferentes locais de medição
60
Tabela 6.1: Vantagens e desvantagens da WebQuest
84
Tabela 7.1: Tipos de entrevista e suas principais características
108
Tabela 7.2: Aspectos a ter em conta na utilização da técnica da entrevista
109
IX
Índice de esquemas
Esquema 2.1: Enquadramento programático do tema “Química Nuclear” no actual programa de
Física e Química A – 10º ano
9
Esquema 2.2: Enquadramento programático do tema “Química Nuclear” no actual programa de
Química – 12º ano
12
Esquema 3.1: Esquema do decaimento do 210Po
26
Esquema 3.2: Decaimento do Cobalto-60
30
X
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
1. Introdução
Numa época de grande e constante mudança, quer ao nível da sociedade, quer ao nível da
organização escolar e do sistema educativo em Portugal, verifica-se que grande parte dos nossos
alunos têm revelado pouca predisposição para a aprendizagem em geral, e da química, em
particular.
Assim, surge a necessidade de inovar o ensino, mais propriamente o ensino da Química, de
modo a promover a motivação dos alunos e o sucesso na disciplina. Para tal, o contributo e a função
do professor é fundamental. O papel deste não se deve resumir à pura transmissão de
conhecimentos, não podendo, por isso, ficar indiferente aos novos métodos e técnicas introduzidos
no ensino, decorrentes do aparecimento das novas tecnologias, nomeadamente, do computador e
da Internet.
Aqui, os progressos têm sido imensos. Os novos meios de informação podem ―reavivar‖ o
gosto pelo ensino e pela aprendizagem, permitindo troca de informação, independentemente da
distância, através dos recursos de ensino digitais.
O professor tem como tarefa principal criar, proporcionar e estimular o ambiente educativo,
fornecendo aos seus alunos, contextos e novas situações que exijam experimentação, integrando,
simultaneamente, na sala de aula e fora dela meios que facilitem, quer a comunicação, quer a
apreensão conceptual.
Neste trabalho, utilizamos alguns recursos experimentais bem como desenvolveremos alguns
recursos digitais para o ensino da Química Nuclear, com o intuito de promover um ensino mais
eficaz, seguro e estimulante do tema, possibilitando originais interacções entre alunos e professores.
Pretendemos identificar e organizar as principais concepções alternativas e dificuldades que os
alunos apresentam neste tema e propor algumas actividades para as colmatar.
Finalmente, é também nosso objectivo investigar o impacto dos recursos e materiais
desenvolvidos no ensino e aprendizagem da Química Nuclear no ensino secundário.
Há diversos argumentos que podem justificar a escolha deste tema para a realização deste
trabalho. O primeiro, relaciona-se com o facto de o tema ―Química nuclear‖ ser parte integrante do
novo curricula do ensino secundário, na unidade ―Das estrelas ao átomo‖ do 10º ano e na unidade
―Combustíveis, Energia e Ambiente‖ do 12º ano de escolaridade.
Mestrado em Química para o ensino
1
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Para além disso, verifica-se que uma grande parte dos professores de Química teve pouca (ou
quase nenhuma) formação científica relacionada com este conteúdo, pelo que, em certa medida,
este trabalho poderá vir a ser um apoio/incentivo para professores e, até, para alunos do ensino
superior. Outro argumento prende-se com o facto da Química Nuclear ter vindo cada vez mais a
ocupar um ―lugar‖ na discussão pública de alguns fenómenos e acontecimentos da sociedade a nível
mundial, nas suas vertentes política, económica e científica. É fundamental que os alunos discutam
com alguns conhecimentos este tema, que o compreendam e que o assimilem da forma mais
cientificamente correcta.
Para a maior parte das pessoas, incluindo muitos professores, a palavra radiação é sinónimo
de perigo e contaminação. Esta atitude decorre, em grande parte, do desconhecimento dos
fenómenos básicos que envolvem os processos radioactivos (Salgado e Martinho, 1997).
Assim, é também objectivo deste trabalho ―desmistificar‖ esta concepção, revelando alguns
fenómenos radioactivos, aplicações e manuseamento em segurança.
Fará sentido mencionar os três pontos principais sobre os quais este trabalho versa:
1.
Realização e preparação de algumas experiências sobre Química
Nuclear, utilizando um contador Geiger-Muller
2.
Organização de alguns recursos digitais sobre Química Nuclear
disponíveis na Internet
3.
Criação de ferramentas didácticas complementares que potenciem
pedagogicamente os recursos digitais
4.
Estudo do impacto dos recursos organizados e desenvolvidos.
Optou-se por avaliar o impacto dos recursos e materiais organizados e desenvolvidos junto de
uma pequena comunidade de professores de Química do 12º ano de escolaridade, por se considerar
que isso nos ajudava a melhorar e/ou inovar este trabalho.
O capítulo 2 iniciará a presente investigação com a apresentação de algumas concepções
alternativas que os alunos revelam ter sobre o tema em questão, bem como de algumas dificuldades
e obstáculos à aprendizagem da Química Nuclear na sala de aula. O levantamento destas
Mestrado em Química para o ensino
2
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
concepções e dificuldades relacionados com a Química Nuclear basear-se-á nos dados divulgados
na literatura científica.
Neste capítulo será feito, ainda, o enquadramento do tema nos actuais curricula do ensino
secundário, no que respeita aos programas de Química do 10º e do 12º anos de escolaridade.
Posteriormente, no terceiro capítulo, fazer-se-á uma descrição mais específica e
cientificamente aprofundada dos conteúdos contemplados no novo programa de Química do ensino
secundário.
No capítulo 4 deste trabalho será feita a descrição de algumas experiências realizadas com
um contador Geiger-Muller, bem como a síntese de alguns cuidados a ter no uso de substâncias
radioactivas.
No capítulo 5 será feita a recolha e a descrição de algumas vantagens da organização
comentada de sítios de Internet na sociedade de informação, bem como a organização de alguns
recursos sobre química nuclear existente na Internet e relevantes para este trabalho. Fazer-se-á,
ainda, uma breve abordagem ao caso particular dos laboratórios de acesso remoto.
A descrição do instrumento de trabalho será feita no capítulo 6. Esta, englobará ferramentas
didácticas distintas, evidenciando-se quais os objectivos de ensino que se pretendem abranger e
desenvolver com cada ferramenta ou conjunto de ferramentas.
No capítulo 7, será relatado o estudo do impacto dos materiais desenvolvidos, bem como da
técnica utilizada – entrevista. No mesmo capítulo fazer-se-á, ainda, a discussão dos resultados
obtidos e a reflexão para o melhoramento dos materiais e metodologias desenvolvidos na sequência
das entrevistas efectuadas.
No penúltimo capítulo, capítulo 8, serão explicitadas as conclusões finais da autora do
presente trabalho, a autocrítica e as reformulações que se impõem no final de um projecto e,
finalmente, dar-se-á conta de projectos futuros no âmbito desta investigação.
Para complementar a exposição são apresentados alguns anexos, a saber:
- Anexo I: Fontes radioactivas utilizadas.
- Anexo II: Espessuras das placas absorventes.
- Anexo III: Factor de correcção de tempo morto do detector.
- Anexo IV: WebQuest desenvolvida.
Mestrado em Química para o ensino
3
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
- Anexo V: Roteiro de exploração de uma situação pré-existente.
- Anexo VI: Guião da entrevista.
- Anexo VII: Transcrição das entrevistas.
Mestrado em Química para o ensino
4
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
2. Aprendizagem do tema “Química Nuclear” em alunos do ensino
secundário
2.1 Concepções alternativas e obstáculos à aprendizagem do tema Química
Nuclear
Os professores devem aperceber-se que, apesar de seus melhores esforços, os estudantes
nem sempre ― agarram‖ as ideias fundamentais expostas durante uma aula. Mesmo alguns dos
melhores estudantes dão as respostas direitas mas usam palavras e terminologia memorizadas mas
não compreendidas. Quando questionados mais profundamente, estes estudantes revelam a sua
falha na compreensão dos conceitos subjacentes. Os alunos possuem ―concepções alternativas‖.
(S.A., S.D.)
O termo ―concepções alternativas‖ em Química ganhou importância com um programa da
Royal Society of Chemistry’s para suportar o ensino da Química como Ciência (Taber, 2003). Foi
desenvolvido por Keith Taber (professor da RSC school), com o intuito de conhecer as concepções
que os estudantes ―traziam de casa‖ ou de outros anos lectivos sobre o seu estudo da Química.
As concepções alternativas podem ser categorizadas do seguinte modo (S.A., S.D.):
1.
Preconceived notions: são concepções populares enraizadas em
experiências diárias.
2.
Nonscientific beliefs: inclui os conceitos aprendidos pelos estudantes em
fontes/ disciplinas não científicas, tal como ensinos religiosos ou míticos.
3.
Conceptual misunderstandings: surgem quando os estudantes são
ensinados em disciplinas científicas, mas de um modo onde não se crie o conflito
conceptual e em que não se oponham os resultados das suas próprias noções
preconcebidas. Assim, para tratar da sua confusão, os estudantes constroem modelos
defeituosos que são geralmente fracos e que os deixam inseguros sobre as noções
cientificamente correctas.
Mestrado em Química para o ensino
5
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
4.
Vernacular misconceptions: surgem do uso de palavras que significam uma
coisa na vida diária e outra coisa num contexto científico (por exemplo, "trabalho").
5.
Factual misconceptions: são falsidades aprendidas e retidas frequentemente
numa idade adiantada.
Na revisão bibliográfica sobre o tema ―Química Nuclear‖, dirigido a alunos do ensino
secundário, não encontramos investigação educacional específica realizada, até à data. No entanto,
segundo o ―Guide to the Nuclear Wallchart‖, existem algumas concepções alternativas sobre o tema,
que se prendem essencialmente com a ideia dos estudantes de que:
A. Os átomos de um elemento não se podem transformar em átomos de outro elemento;
B. Fissão e fusão são a mesma coisa;
C. A fissão é mais poderosa/potente que a fusão;
D. Neutrões e protões não têm estrutura interna;
E. Quando um material é radioactivo, é radioactivo para sempre;
F. Os protões e os neutrões são indivisíveis;
G. Elementos químicos diferentes não podem ter origem noutros elementos químicos;
H. A reacção nuclear é a combinação de dois átomos para formarem uma molécula. (Prather,
2002).
Assim, para que os alunos efectuem uma aprendizagem correcta sob o ponto de vista
científico, é necessário que ocorra uma mudança conceptual. Claro está que esta só acontece
quando o aluno é capaz de perceber, de reconhecer que a sua ideia inicial acerca de um assunto
não é eficaz e adequada, construindo uma concepção cientificamente mais correcta sobre o mesmo
assunto.
Para que isso ocorra, cabe então ao professor conhecer previamente as concepções
alternativas dos alunos, para poder planificar estratégias educacionais que conduzam os alunos ao
conflito conceptual e sua posterior mudança.
Mestrado em Química para o ensino
6
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Contudo, tem-se verificado que a primeira grande dificuldade no ensino e na aprendizagem da
Química Nuclear (Q.N.) na sala de aula surge da relativamente grande carência conceptual dos
actuais professores sobre o tema, aquando terminam a sua formação académica.
Outro aspecto a considerar é o facto de o tema ser demasiado abstracto, abrangente e de
difícil concretização experimental na sala de aula. Na realidade, para que os alunos apreendam
melhor os conceitos, torna-se necessário que o professor idealize actividades experimentais
motivadoras sobre o tema em questão. Todavia, estas também se podem revelar problemáticas.
Aqui, o primeiro aspecto a considerar é o facto de a maioria das ―nossas‖ escolas não possuir,
ainda, nenhum material necessário à concretização dessas actividades, como por exemplo, um
contador Geiger-Muller – ver secção 4. Primeiro, por questões monetárias e segundo pelo facto de
alguns professores não o considerarem muito necessário, uma vez que estas actividades não são
obrigatórias nos actuais programas de Química do ensino secundário. O segundo aspecto prende-se
com a dificuldade do manuseamento dos aparelhos por parte dos professores, devido a uma
escassa formação.
2.2 A Química Nuclear nos actuais curricula do ensino secundário
2.2.1 A Q.N. no actual programa da disciplina de Física e Química A
A reflexão que tem vindo a ser desenvolvida a partir dos anos 80, à escala internacional, sobre
as finalidades da educação científica dos jovens levou a que cada vez mais se acentuem
perspectivas mais culturais sobre o ensino das ciências. O seu objectivo é a compreensão da
Ciência e da Tecnologia, das relações entre uma e a outra e das suas implicações na Sociedade
(Ministério da Educação, 2004).
Este tipo de ensino, e o modo como está estruturada esta disciplina, é, então, conhecido como
―ensino CTS‖ (Ciência, Tecnologia, Sociedade) ou ―CTS-A‖ (Ciência, Tecnologia, Sociedade,
Ambiente), tendo como principais objectivos a compreensão do mundo com recurso à
interdisciplinaridade, bem como a escolha de situações-problema familiares aos alunos, as quais
Mestrado em Química para o ensino
7
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
devem conduzir a uma reflexão sobre a necessidade de esclarecer conteúdos e processos da
Ciência e da Tecnologia, e da sua inter relação com a Sociedade e o Ambiente.
Assim, a disciplina de Física e Química A, fortemente assente no ―ensino CTS-A‖, permitirá
aos alunos a consolidação de conceitos e saberes sobre alguns fenómenos naturais ou provocados,
ferramentas importantes para a interpretação do mundo.
Visão geral do programa
O programa do 10º ano de escolaridade está organizado em duas unidades:
Unidade 1 – Das estrelas ao átomo
Unidade 2 - Na atmosfera da Terra: radiação, matéria e estrutura
O tema Q.N. surge enquadrado na unidade 1 e na subunidade 1.1 – ―Arquitectura do
Universo‖. Toda a abordagem deste tema é feita, essencialmente, ao nível de:
- reacções de fusão e de fissão nulcear (distinção com reacções químicas)
- síntese nuclear de elementos químicos
- fenómenos nucleares em diferentes situações e áreas do quotidiano.
Verifica-se que a abordagem ao tema é feita de um modo, ainda, bastante superficial.
Contudo, não se pretende um nível de especialização muito aprofundado, mas procura-se que os
alunos alcancem um desenvolvimento intelectual e bases de conhecimento que lhes permitam
aceder, com a formação adequada, às disciplimnas de Física e de Química, de carácter opcional, no
12º ano. (Ministério da Educação, 2004)
Mestrado em Química para o ensino
8
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Organização/inclusão do tema ao longo da unidade
Big-Bang
Origina
Universo
Partículas elementares
Núcleos atómicos
Electrões Livres
Reacções nucleares
H → He
Reacções nucleares
Estrelas
Nuvens
Primeiros átomos
Reacções nucleares:
Gigantes vermelhas
Supernova
He → C, O
formação de todos os
elementos com Z>26 (Fe)
Reacções nucleares:
He → C, O → Ne, Mg → Si, S, Fe
Esquema 2.1 - Enquadramento programático do tema ―Química Nuclear‖ no actual programa de
Física e Química A – 10º ano
Mestrado em Química para o ensino
9
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Com esta abordagem, pretende-se:
- Descrever o processo de formação de alguns elementos químicos no Universo, através de
reacções de fusão nuclear e por choques de partículas de massas, energias e origens diferentes.
- Distinguir, de forma simplificada, reacção nuclear de reacção química, frisando o tipo de
partículas e as ordens de grandeza das energias envolvidas.
- Distinguir reacção nuclear de fusão de reacção nuclear de fissão.
- Caracterizar as reacções nucleares de fusão para a síntese nuclear do Hélio, do Carbono e
do Oxigénio.
- Associar fenómenos nucleares a diferentes contextos de utilização (por exemplo, produção
de energia eléctrica, datação, meios de diagnóstico e tratamentos clínicos).
- Interpretar a formação de elementos mais pesados à custa de processos nucleares no
interior das estrelas.
(M.E., 2004)
Mestrado em Química para o ensino
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Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
2.2.2 A Química Nuclear no actual programa de Química do 12º ano
O actual programa de Química do 12º ano de escolaridade tem princípios orientadores
idênticos aos da disciplina de Física e Química A dos 10º e 11º anos de escolaridade.
Visão geral do programa
O actual programa de Química está, então, dividido em 3 unidades:
Unidade 1: Metais e Ligas metálicas
Unidade 2: Combustíveis, Energia e Ambiente
Unidade 3: Plásticos, vidros e novos materiais
O tema em questão encontra-se inserido na unidade 2 – ―Combustíveis, Energia e Ambiente‖,
na subunidade 2.2.2 ―Equivalência massa-energia: um assunto nuclear‖.
Mestrado em Química para o ensino
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Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Organização/inclusão do tema ao longo da unidade
Pilhas de combustível
Alternativas aos
Combustíveis
Células fotovoltaicas
combustíveis
Energia Nuclear
Relação E = mc2 (equivalência
massa-energia)
Tipos de transformações nucleares
Instabilidade do núcleo atómico
Decaimento nuclear (α, β, γ)
Reacções de fissão e fusão nuclear
Partícula α e β e radiação γ
Tempo de meia-vida
Datação: carbono-14
Benefícios
e
preocupações
da
radioactividade
Esquema 2.2 - Enquadramento programático do tema ―Química Nuclear‖ no actual programa de
Química - 12º ano
Com esta abordagem, pretende-se:
- Associar o início da ciência nuclear a Albert Einstein quando reconheceu a equivalência da
massa e da energia através da relação matemática E = mc2.
- Identificar diferentes tipos de transformações nucleares.
Mestrado em Química para o ensino
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Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
- Relacionar a instabilidade de um núcleo de um átomo com a relação entre o número de
neutrões e o número de protões desse núcleo.
- Interpretar decaimento nuclear como a transformação de um núcleo noutro núcleo por
emissão de partículas α ou β e radiação γ.
- Associar a emissão de partículas β aos núcleos que contêm muito maior número de neutrões
do que protões e a emissão de partículas α aos núcleos que contêm relações próximas do número
de neutrões e de protões.
- Associar ―tempo de meia vida‖ ao intervalo de tempo necessário para que, numa dada
amostra, o número de partículas da espécie radioactiva, se reduza a metade.
- Referir que o tempo de meia vida para o carbono-14 é cerca de seis mil anos e que o produto
do decaimento é o azoto-14.
- Reconhecer que a propriedade do carbono-14 decair lentamente é utilizada na datação de
objectos arqueológicos.
- Interpretar a grande quantidade de energia envolvida numa reacção nuclear (fusão ou
fissão), em termos da variação de massa nela envolvida, de acordo com a expressão ΔE = Δm c2.
- Reconhecer que o conhecimento sobre radioactividade trouxe enormes benefícios a par de
enormes preocupações, resultantes da sua utilização para fins não pacíficos e da ocorrência de
acidentes.
(M.E., 2004)
Mestrado em Química para o ensino
13
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
3. Algumas notas sobre Química Nuclear
3.1 O núcleo atómico
3.1.1 Composição e isótopos
Sabemos, da Química elementar, que o átomo é a pequena partícula unitária de cada
elemento químico, cujos raios são de, aproximadamente, 1-5 x 10-10 metros, ou seja, 1-5 Å. No
centro de cada átomo encontra-se o núcleo, um pequeno corpo ( r ~ 1-10 x 10-15 m) que contém a
maior parte da massa do átomo (Loveland et al., 2004) – figura 3.1.
Por sua vez, os núcleos atómicos são constituídos por protões e neutrões, genericamente
designados por nucleões.
Figura 3.1 - Representação esquemática dos tamanhos relativos do átomo e respectivo núcleo
A ideia de que o átomo é constituído por um núcleo atómico, de carga positiva e de massa
praticamente igual à massa do átomo, com electrões à sua volta, remonta a 1911. Na experiência de
Rutherford, uma fina folha de ouro era bombardeada por partículas alfa, as quais, por sua vez,
provinham de alguns núcleos instáveis. (Fiolhais, S.D.)
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Figura 3.2 - Experiência de Rutherford
Após a realização da experiência, verificava-se que algumas partículas alfa (carga positiva)
eram desviadas tão fortemente que podiam até voltar para trás.
Face a estes dados, Rutherford concluiu que a carga positiva não estava distribuída
uniformemente mas concentrada no centro do átomo ou, como se passou a dizer, no núcleo do
átomo.
Só poucas partículas eram, de facto, desviadas, o que permitiu concluir ainda que o núcleo
deveria ser muito pequeno e, portanto, denso.
Viria, posteriormente, a descobrir-se que o núcleo atómico era, afinal, constituído por protões e
neutrões. Através de várias experiências foi possível determinar que os protões têm carga idêntica à
dos electrões, mas de sinal contrário, e uma massa de 1,6725 x 10 -24g, isto é, cerca de 1840 vezes a
massa do electrão (Loveland et al., 2004).
O núcleo do átomo também contém neutrões – partículas sem carga cuja massa se aproxima
da massa do protão. Estes neutrões contribuem para a estabilidade nuclear. Esta, por sua vez,
deve-se à chamada interacção forte: os núcleões exercem forças de atracção entre si que superam
a interacção electrostática repulsiva entre protões.
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Designa-se por número atómico, e representa-se por Z, o número de protões do núcleo. Esse
número, no átomo neutro, é igual ao número de electrões em torno do núcleo.
Todos os núcleos de um dado elemento têm o mesmo número de protões, mas não têm
necessariamente o mesmo número de neutrões: a estes elementos com o mesmo número de
protões mas diferente número de neutrões dá-se o nome de isótopos do elemento.
O número de massa, A, é o número total de nucleões, A = Z + N, sendo N o número de
neutrões.
Um determinado núcleo do elemento químico X representa-se por ZA X .
3.1.2 Propriedades nucleares
3.1.2.1 Tamanho dos núcleos
Depois da experiência de Rutherford, muitas outras se lhe seguiram e que permitiram
determinar, cada vez com maior rigor, a dimensão nuclear.
Hoje, sabe-se que o raio médio dos núcleos depende do número dos seus nucleões
constituintes - gráfico 3.1. (Moreira, 2005)
Gráfico 3.1 - Raio nuclear em função da raiz cúbica do número de massa, A
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Pela análise do gráfico, verifica-se que o raio é directamente proporcional a esta variável.
Exprimindo o raio em fermis (1 fm = 10-15 m), a relação entre ambos exprime--se por
R = 1,4 A 1/3 (fm). (Moreira, 2005)
O núcleo de Urânio-238, 238U, é o de maior dimensão com existência natural, com um raio de
cerca de 9 fm.
3.1.2.2
Energia de ligação
Para além do tamanho, uma outra característica básica dos núcleos é a sua massa. O estudo
das propriedades nucleares fez chamar a atenção para o facto de a massa do núcleo ser sempre
menor que a soma das massas dos nucleões. Esta diferença entre a massa de um átomo e a soma
das massas dos seus protões e neutrões designa-se por ―defeito de massa‖. (Loveland et al, 2004).
A energia de ligação, que é também uma característica dos núcleos, está directamente
relacionada com esta diferença de massas.
A grandeza da energia de ligação nuclear é uma indicação da estabilidade de um núcleo
(Loveland et al, 2004). Contudo, ao comparar a estabilidade de quaisquer dos núcleos devemos ter
em conta o facto de que possuem número de nucleões diferente. Por isso, tem mais significado usar
a energia de ligação nuclear por nucleão, definida como:
energia de coesão nuclear por nucleão
energia de ligação nuclear
número de nucleões
Podemos, assim, comparar a estabilidade de todos os núcleos numa base comum.
A energia média de ligação dos nucleões é ―aproximadamente constante‖ em todos os núcleos
(excepção se A << 11), variando entre 7,4 e 8,8 MeV, máximo que ocorre nas vizinhanças de A = 60
(Fe e Ne) (Loveland et al, 2004).
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E2
E1
Gráfico 3.2 - Energia de coesão nuclear por nucleão em função do número de massa
Como se pode ver, a curva tem um máximo para o ferro-56. Este é, de facto, o núcleo mais
estável. Para números de massa superiores, a energia de ligação por nucleão decresce
suavemente. Para números atómicos inferiores, a energia de ligação também decresce mas de um
modo menos regular.
Estes resultados mostram que elementos com números de massa intermédios possuem
núcleos onde se fazem sentir as forças atractivas mais intensas entre nucleões. Isto revela-nos que
uma grande quantidade de energia será libertada se dois nuclídeos de pequeno número de massa
se combinarem para formar um nuclídeo de média massa (E1) (Loveland et al, 2004). Este processo
chama-se fusão nuclear.
Por outro lado, a descida da curva para números de massa elevados mostra-nos que a
energia pode ser libertada por fissão nuclear – um núcleo pesado (A>200) divide-se para formar
núcleos mais pequenos e um ou mais neutrões. Como o núcleo pesado é menos estável que os
seus produtos (ver gráfico 3.2), este processo liberta uma grande quantidade de energia (E2).
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3.1.2.3
Massa nuclear
A relação de Einstein, obtida no âmbito da Teoria da Relatividade Restrita, consagra a
equivalência entre massa e energia. Uma certa quantidade de massa pode converter-se em energia,
e vice-versa, segundo a relação
E = mc2
A massa nuclear pode variar devido aos processos descritos anteriormente, porque esta
―perda de massa‖ é convertida em energia (Loveland et al, 2004).
Consideremos o átomo de carbono - 12: a soma das massas dos seus constituintes é
6 mp + 6 mn + 6 me = 12,0089 u (1)
ao passo que a massa do átomo é M(C) = 12,0000 u. (2)
Nestas expressões estamos a usar a unidade de massa atómica, u, que é, por convenção
internacional, 1/12 da massa do átomo do nuclídeo de carbono-12, no seu estado fundamental, e
que é cerca de 1,66 x 10-27 kg (Loveland et al, 2004).
Comparando as expressões (1) e (2) conclui-se que, de facto, há um ―defeito de massa‖ entre
todos os constituintes de um átomo quando desagregados e agregados.
Assim, a partir da massa do núcleo (que é uma medida directa da energia que ele contém) é
fácil determinar as energias de ligação dos nucleões.
Designemos por mi a massa dos constituintes de um núcleo. Quando estão infinitamente
afastados e em repouso, a energia deste constituintes é
A
mi c 2 . Designando por Mc2 a energia do
i 1
núcleo, a diferença entre os dois valores é, por definição, a energia de ligação, B (Oliveira, 2006):
A
mi c 2 - Mc2
B=
(3).
i 1
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De uma maneira geral, a energia de ligação por nucleão de um núcleo com Z protões e N
neutrões é
Bnúcleo
A
Z mp
N mn - M(núcleo) c2 .
Quanto maior for a energia de ligação, mais estável será o núcleo.
Dos mais de 3000 nuclídeos conhecidos, existem apenas 266 cujos estados fundamentais são
estáveis. Todos os outros possuem estados fundamentais instáveis, sofrendo, por isso, decaimento
e transformando-se noutros nuclídeos mais estáveis. A estabilidade dos núcleos atómicos pode ser
interpretada à luz das propriedades das forças nucleares. A figura seguinte apresenta um gráfico do
número de neutrões, N, em função do número de protões, Z, dos nuclídeos conhecidos. (Oliveira,
2006).
Gráfico 3.3 - Número de neutrões, N, em função do número de protões, Z
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A linha recta corresponde a N = Z. Contudo, para núcleos ―pesados‖, a linha de estabilidade
afasta-se desta recta.
Devido ao facto dos protões possuírem carga eléctrica existe uma repulsão electrostática entre
eles cuja dependência é basicamente proporcional a Z2. Havendo um número de neutrões superior
ao de protões, os neutrões compensam o aumento relativo da repulsão electrostática entre os
protões através da interacção neutrão-protão. Daí que os nuclídeos estáveis mais pesados tenham
sempre um número de neutrões superior ao número de protões.
Os nuclídeos que estão entre as duas linhas irregulares do gráfico 3.3, mas que não foram
indicados por pontos, são radioactivos. (Oliveira, 2006).
3.2 Processos de decaimento radioactivo
Se um núcleo não é estável tende para a estabilidade, naturalmente, por um processo nuclear
que se pode chamar ―decaimento‖ ou ―desintegração‖. No decaimento, o núcleo instável emite
partículas, transformando-se assim num núcleo mais estável. Este processo pode ocorrer num único
passo ou, pelo contrário, implicar uma série de passos e estádios intermédios que terminem num
núcleo final estável (Loveland et al, 2004).
O decaimento radioactivo é uma transformação nuclear espontânea, a qual tem revelado ser
independente da pressão, temperatura, forma química, etc. (excepto em poucos casos especiais).
Esta insensibilidade a condições extranucleares permite-nos caracterizar o núcleo radioactivo,
através do seu período de decaimento e pela energia de decaimento sem ter em conta as suas
propriedades químicas ou físicas. É um processo estatístico, não se podendo estabelecer uma
relação de causa-efeito quando um qualquer núcleo se desintegra.
A actividade de uma amostra radioactiva é a sua taxa de decaimento (número de processos
de decaimento (desintegração) que ocorrem por unidade de tempo). Se designarmos por N o
número de núcleos presentes na amostra num determinado instante, a actividade R é dada pela
expressão
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R
dN
,
dt
cuja unidade do Sistema Internacional (S.I.) é o becquerel ( 1 Bq = 1 desintegração por
segundo).
Verifica-se experimentalmente que a actividade de uma amostra é proporcional ao número de
núcleos existente na amostra num dado instante, sendo a constante de proporcionalidade
(independente do tempo) uma característica da amostra (Gerthensen et al, 1998):
dN
dt
N
dN - N dt .
A constante de decaimento, λ, representa a probabilidade de que um núcleo se desintegre no
próximo instante (Gerthensen et al, 1998).
Integrando a equação anterior, resulta a lei da desintegração radioactiva:
N = N0 e – λ t ,
onde N0 é o número de átomos no instante t = 0, N é o número de átomos ainda existentes no
instante τ.
Após o decurso do tempo τ = 1 / λ, o número de átomos diminuiu de um factor e -1. Assim, τ é a
vida média. O período de semidesintegração T1/2, intervalo de tempo após o qual o número de
átomos inicialmente existentes se reduz a metade por desintegração radioactiva, é dado por
N0
2
N0 e
T 1/2 ln 2
0,693
- T 1/2
.
Assim,
T 1/2
0,693
,
ou ainda,
T ½ = τ ln 2
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Gráfico 3.4 - Representação gráfica de N/N0 em função de t/τ
A meia-vida varia entre milhões de anos a fracções de segundo. Enquanto que tempos de
semi-vida de 1 minuto a 1 ano são mais facilmente determinados por simples técnicas laboratoriais,
a determinação de pequenos tempos de semi-vida necessita de técnicas mais elaboradas, com
instrumentação avançada.
O tempo de semi-vida mais pequeno medido até hoje é de cerca de 10 -18 s.
Consequentemente, o decaimento radioactivo que ocorra num período de tempo inferior a 10 -18 s é
considerado instantâneo. Por outro lado, se o tempo de semi-vida de um decaimento radioactivo
exceder os 1015 anos, o decaimento não pode, normalmente, ser observado através do sinal normal
presente nos detectores. Contudo, nuclídeos cujos tempos de semi-vida excedam os 1015 anos são
geralmente considerados estáveis ao decaimento radioactivo, e são muito poucos os identificados.
(Loveland et al, 1998).
Os principais tipos de emissões que se verificam na radioactividade natural são: o
decaimento α, β-, β+ e raios γ. O decaimento α consiste na emissão de um núcleo de Hélio;
o decaimento β consiste na criação e emissão de electrões ou positrões, ou no processo de
captura electrónica; o decaimento γ consiste na emissão de radiação electromagnética, onde
a transição ocorre entre níveis de energia do mesmo núcleo.
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3.2.1 Decaimento α
“Na altura em que foi descoberta a emissão do rádio 226 (1898) por M. Curie e P. Curie,
chamou-se ao fenómeno radioactividade α ou emissão α. Às partículas emitidas deu-se o nome de
partículas α, apenas por ser a primeira letra do alfabeto grego” (Quinteiro, S.D.).
Neste processo, o núcleo emite uma partícula alfa, α, que Rutherford mostrou ser um núcleo
de hélio ( 42 He 2 ). O novo núcleo tem menos dois neutrões e dois protões que o núcleo progenitor
(Pinto, 2006).
Podemos escrever simbolicamente este processo como:
A
Z
X
A-4
Z-2
N
2
N 2
X
4
2
He 2
Q
Este declínio α é observado para elementos mais pesados do que o chumbo e para alguns
núcleos tão leves como os lantanídeos.
A energia disponível no decaimento alfa (Q α) pode ser calculada através das massas
atómicas, uma vez que a energia de ligação libertada (processos de decaimento espontâneos são
exoenergéticos) corresponde a uma perda de massa:
Qα (MeV) = [M (A,Z) – M (A-4, Z-2) – M (4He)] c2.
A energia das partículas alfa situa-se entre os 4 e os 9 MeV.
Um exemplo de um processo de decaimento alfa é o do Polónio-210:
210
Po
206
Pb
4
He
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Figura 3.3 – Decaimento α do Polónio – 210
O tempo de semi-vida do
210Po
é de140 dias e a energia cinética da partícula é de
aproximadamente 5,297 MeV (Guilmette, 2007).
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Radão-222
α
3,8 dias
Polónio-218
Polónio-214
α
3,1
minutos
Polónio-210
α 160 micro
segundos
β 20 minutos
β
Bismuto-214
β
27
minutos
Chumbo-214
α
140 dias
5 dias
Bismuto-210
β
22 anos
Chumbo-210
Chumbo-206 (estável)
Esquema 3.1 – Esquema do decaimento do 210Po
3.2.2 Decaimento β
Existem três processos de decaimento beta nos quais o número de massa, A, permanece
constante, enquanto Z e N variam de uma unidade: a emissão β-, a emissão β+ e a captura
electrónica.
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Os núcleos que possuem um grande número de neutrões quando comparado com o número
de protões, tendem a decair por emissão β-. Pelo contrário, núcleos que contêm um excesso de
protões relativamente ao número de neutrões tendem a decair por emissão β + ou por captura
electrónica.
3.2.2.1 Decaimento βNeste processo ocorre a emissão de um electrão do interior do núcleo, com origem na
transformação de um neutrão em protão e a emissão de um anti-neutrino (Oliveira, 2006):
n
p e
O processo de decaimento pode ser expresso através da equação:
A
Z
X
A
Z 1
Y
e
Figura 3.4 – Decaimento βA energia disponível no decaimento β- é dada por:
Q -
M(A, Z) - M(A, Z 1 C 2
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Um exemplo de decaimento β- é o do Estrôncio-90:
-
90
Sr
-
90
Y
90
Zr estável
3.2.2.2 Decaimento β+
Consiste na emissão de um positrão do interior do núcleo, com origem na transformação de
um protão em neutrão e a emissão de um neutrino:
p
n e
O processo de decaimento pode ser expresso através da equação:
A
Z
X
A
Z 1
Y
e
Figura 3.5 – Decaimento β+
A energia disponível no decaimento β + é dada por:
Q
M(A, Z) - M(A, Z 1) - 2 me C2
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Um exemplo de um processo de decaimento β + é:
22
11
Na
22
10
Ne e
3.2.2.3 Captura electrónica
Na captura electrónica, um protão no interior do núcleo captura um electrão atómico e
transforma-se num neutrão:
p e
n
Deste processo resulta um novo núcleo com um número atómico diminuído de uma unidade.
O processo de decaimento pode ser expresso através da equação:
A
Z
X
e
A
Z -1
Y
3.2.3 Decaimento γ
A emissão gama (γ) resulta de uma libertação de energia em excesso pelo núcleo de um
átomo sob a forma de radiação electromagnética. O decaimento gama poderá estar associado a
outros decaimentos como o α ou o β se os nuclídeos descendentes estiverem num estado excitado
(como é o caso do cobalto – 60)
Os raios γ distinguem-se dos raios X somente pelo facto de possuírem energias mais elevadas
e, consequentemente, têm maior poder de penetração na matéria.
Um exemplo do decaimento γ é dado por (Nave, 2005):
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Esquema 3.2 – Decaimento do Cobalto-60
Neste caso, o isótopo 60Co sofre um decaimento β-, traduzido por:
60
27
Co
60
28
Ni e
Após o decaimento β-, o 60Co origina um nuclídeo de 60Ni num estado excitado, que, por usa
vez, emite instantaneamente duas radiações gama.
Figura 3.6 - Decaimento β- do Cobalto – 60 e posterior emissão de radiação gama
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3.3 Interacção da radiação com a matéria
Entende-se por radiação ionizante aquela que pode, directa ou indirectamente, ionizar os
átomos dos meios materiais que atravessa. Na ionização, um ou mais electrões são removidos do
átomo que fica carregado positivamente (ião positivo) (Pinto, 2006).
As radiações ionizantes podem ser formadas por partículas com carga eléctrica, como as
partículas α, as partículas β e protões que produzem directamente ionizações.
As partículas não carregadas, como a radiação γ, X e neutrões produzem indirectamente
cargas eléctricas.
O poder de penetração da radiação na matéria depende da sua energia: quanto mais
energética for a radiação, maior será o seu alcance.
Contudo, diferentes radiações, mesmo que possuam a mesma energia, penetram a matéria
com alcances diferentes.
Por ordem crescente de penetração na matéria temos:
1)
Partículas α
2)
Partículas β
3)
Fotões (X e γ)
Figura 3.7 - Poder de penetração das diferentes radiações (Lybeck, S.D.)
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A tabela seguinte mostra o alcance de radiações de igual energia (1 MeV) em tecidos moles
(Pinto, 2006):
Radiação
Energia/MeV
Alcance/cm
α
1
0,001
β
1
0,4
γ
1
15
Tabela 3.1 - Alcance das diferentes radiações de energia igual a 1 MeV
3.3.1 Partículas α
As partículas alfa são as mais pesadas e, por isso, as mais lentas e pouco penetrantes
(Oliveira, 2006).
O facto de estas partículas serem consideravelmente lentas, faz com que elas possuam um
elevado poder de ionização. Como em cada ionização, a partícula α perde parte da sua energia, a
sua velocidade diminui muito rapidamente o que explica o seu baixo poder de penetração. Daí que
elas sejam facilmente blindadas - uma folha de papel é suficiente para as barrar.
Contudo, as fontes emissoras de partículas α têm tempos de semi-vida muito elevados os que
as torna potencialmente perigosas se forem ingeridas.
3.3.2 Partículas β
As partículas β têm massas muito menores do que as partículas α e energias que podem ser
muito maiores do que as energias típicas, daí o seu poder de penetração ser muito mais elevado.
Para fontes de fraca intensidade, uma folha de alumínio com alguns milímetros de espessura
é suficiente para absorver os electrões impedindo a sua passagem.
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3.3.3 Partículas γ
Devido à ausência de carga e massa as radiações electromagnéticas ionizantes podem
penetrar num material e percorrer grandes distâncias antes de sofrer a primeira interacção (Oliveira,
2006).
No caso particular das radiações X e γ, a ionização deve-se à libertação de electrões após as
interacções dos fotões com os átomos.
Quando fotões de uma qualquer radiação electromagnética colidem com a matéria, poderão,
em grande parte, interagir com os electrões dos átomos ou, menos frequentemente, com o núcleo
do absorvente.
Os processos de interacção dos fotões com a matéria poderão ser por:
1)
Efeito fotoeléctrico
2)
Efeito Compton
3)
Produção de pares
3.3.3.1 Efeito fotoeléctrico
Em 1888, W. Hallwachs irradiou com luz U.V. placas metálicas carregadas negativamente e
verificou, por intermédio do electrómetro acoplado, que esta carga desaparecia gradativamente.
Mantinha-se, pelo contrário, uma carga positiva (Gerthsen, 1998).
De um modo geral, radiações de comprimento de onda suficientemente curto libertam
electrões das superfícies metálicas. Estes electrões chegam ao espaço exterior com uma dada
energia cinética, Ec, que é igual à diferença entre a energia do fotão incidente, hυ, e o trabalho de
extracção do electrão (energia de remoção característica do material), We:
Ec = hυ – We (equação de Einstein)
onde
h = constante de Planck
υ = frequência da radiação.
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Estes electrões em movimento vão, por sua vez, interagir com a matéria.
Figura 3.8 - Interacção gama por efeito fotoeléctrico (DANF, 1996)
A intensidade da luz utilizada na libertação dos electrões não tem qualquer influência na sua
energia; ela determina apenas o seu número por unidade de área (m 2) e unidade de tempo (s)
(Gerthsen, 1998).
3.3.3.2 Efeito Compton
O efeito Compton é um processo de interacção que envolve um choque elástico entre um
fotão e um electrão livre ou pouco ligado ao núcleo do átomo (camadas exteriores).
O fotão inicial dá origem a um novo fotão, de menor energia. A restante energia é transferida
para o designado electrão Compton e muda de direcção de propagação
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Figura 3.9 - Interacção gama por efeito Compton (DANF, 1996)
Considerando que a energia e a quantidade de movimento são conservadas durante a colisão,
conclui-se que a energia cinética do electrão Compton, Ec, é dada pela diferença entre a energia do
fotão antes da colisão (fotão incidente), hυ, e depois da colisão (fotão dispersado ou difundido), hυ’
(Gerthsen, 1998):
Ec = hυ – hυ’
A energia transferida do fotão incidente para o electrão Compton é máxima se a colisão for
frontal e será mínima no caso de uma colisão tangencial.
A probabilidade de se dar o efeito de Compton diminui quando a energia do fotão aumenta, e
aumenta com o número atómico dos elementos que constituem os materiais.
3.3.3.3 Produção de pares
É um processo de interacção electromagnética do fotão com o campo eléctrico do núcleo do
átomo. Dessa interacção resulta que o fotão deixa de existir, formando-se um par de partículas
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electrão/positrão. Chama-se materialização de energia a este processo, uma vez que se produzem
partículas materiais a partir de radiação electromagnética.
Pela lei da conservação da massa-energia, a produção de pares apenas ocorrerá se o fotão
tiver uma energia superior a 1,022 MeV que é o dobro da energia equivalente à massa de um
electrão em repouso (me).
Figura 3.10 - Interacção gama por produção de pares (DANF, 1996)
A energia cinética do par electrão/positrão será tanto maior quanto maior for o excesso de
energia do fotão em relação a 1,022 MeV. Além disso este processo somente ocorre na presença de
matéria, dado que é necessária uma troca de quantidade de movimento com um núcleo pesado para
que se conserve a energia e a quantidade de movimento.
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4. Algumas experiências com o contador Geiger-Muller
4.1 O contador Geiger-Muller
O contador Geiger-Muller permite detectar a presença de radiações ionizantes, tais como
partículas α e β e radiação X e gama. É constituído por um cilindro metálico que encerra no seu
interior uma mistura de gases a baixa pressão, por exemplo Árgon ou Hélio, e um eléctrodo positivo,
o ânodo, que está ligado a um circuito exterior. O invólucro metálico serve de eléctrodo a potencial
zero (cátodo). Entre o ânodo e o cátodo é aplicada uma diferença de potencial, da ordem das
centenas de Volt (Quinteiro, S.D.).
Figura 4.1 – O contador Geiger-Muller
As partículas alfa e beta entram no tubo, através de uma janela muito fina e frágil de
um material pouco absorvente (mica ou grafite), e ionizam o gás existente no seu interior.
Os iões e os electrões fazem com que o gás conduza a electricidade por breves instantes, e
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um impulso de corrente eléctrica é então amplificado e detectado. Por cada partícula que
penetra no tubo, um impulso eléctrico é produzido.
4.2 Cuidados a ter no uso de substâncias radioactivas
A manipulação de produtos radioactivos e químicos, tal como de instrumentos eléctricos ou
mecânicos, requer cuidados específicos. Num laboratório químico é necessário prestar atenção à
utilização e armazenamento de certos produtos, bem como à descontaminação das bancadas, dos
fatos ou do próprio corpo, caso haja derramamento destes produtos. Num laboratório de
radioquímica ou de química nuclear deve atender-se, em particular, à protecção contra as radiações
(Salgado e Martinho, 1997).
Sabe-se que, no nosso dia-a-dia e desde sempre, convivemos de bem perto com as
radiações, apesar de só há cerca de cem anos o Homem as ter descoberto. Desde então, tem
beneficiado das suas múltiplas aplicações e vantagens em muitos campos da actividade humana,
como a medicina, a indústria, a agricultura, o ambiente, etc.
Contudo, os efeitos produzidos no Homem pela exposição podem ser nocivos. Ao longo dos
tempos foram sendo acumulados conhecimentos científicos sobre esta matéria, donde resultou a
imposição de restrições e normas de protecção e segurança, que, uma vez cumpridas, limitam os
riscos inerentes às radiações a níveis equivalentes aos das demais actividades humanas (Salgado e
Martinho, 1997).
Aspectos legais
A utilização de materiais radioactivos, ou de instrumentos que produzam radiações, é regulada
por legislação específica que impõe normas que são revistas continuamente. Em Portugal, o
Decreto-Lei 348/89, de 12 de Outubro, e o Decreto Regulamentar 9/90, de 19 de Abril, constituem a
base legal em vigor nesta matéria.
Assim, e de acordo com esta legislação, os possuidores e utilizadores de materiais
radioactivos, ou de equipamentos produtores de radicação, necessitam de uma autorização prévia,
Mestrado em Química para o ensino
38
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
por parte da Direcção-Geral dos Cuidados de Saúde Primários, ouvida a Comissão Nacional de
Protecção contra as radiações, para a importação, produção, utilização e transporte de materiais
radioactivos.
Estão, no entanto, isentos deste pedido de autorização se a actividade dos materiais
radioactivos for inferior aos limites estabelecidos na Directiva Comunitária, tal como os utilizados nas
experiências realizadas neste trabalho – Cobalto-60 (1µCi), Estrôncio-90 (0,1 µCi) e Polónio-210
(0,1 µCi).
4.3 Planeamento do laboratório
Num laboratório de Química Nuclear, a maioria dos procedimentos são semelhantes aos que
devemos ter num laboratório de Química.
De facto, verificam-se algumas semelhanças na seguinte lista de normas essenciais a ter em
conta num laboratório de radioquímica (U.S. Nuclear Regulatory Commisson, S.D):
1. Todo o trabalho efectuado com materiais radioactivos deve ser realizado num
laboratório supervisionado por um docente. Este laboratório deve estar claramente sinalizado
e identificado com o trifólio, de modo que qualquer pessoa, estudantes ou visitantes casuais
reconheçam que essa área contém materiais radioactivos.
Figura 4.2 - Trifólio: símbolo de presença de radiações
Mestrado em Química para o ensino
39
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
2. Devem ser utilizadas luvas e uma pinça no manuseamento dos materiais ou das
fontes radioactivas.
3. As fontes, quando não estiverem a ser utilizadas, devem ser mantidas no respectivo
contentor.
4. As manipulações devem ser tão rápidas quanto possível, de modo a reduzir a
exposição a radiações.
5. As fontes devem ser mantidas afastadas do utilizador, de modo a reduzir a
exposição a radiações.
6. Comer e beber não é permitido.
7. Todos os alunos que trabalhem com fontes radioactivas devem estar familiarizados
com as operações e instrumentos que vão utilizar no laboratório.
8. Qualquer aluno que tenha um corte/golpe aberto na pele, não deve trabalhar com
materiais radioactivos.
9. Todos os alunos e professores devem lavar as mãos antes de abandonarem o
laboratório.
O nível de actividade das fontes radioactivas em causa neste trabalho não apresenta, como já
vimos, qualquer perigosidade, devido não só à sua baixa actividade mas também ao facto de as
amostras se encontrarem encapsuladas, o que impede a sua disseminação.
Deve, ainda, haver especial atenção no manuseamento do detector, quer por envolver
voltagens elevadas, quer pela fragilidade da janela do tubo contador.
4.4 Doses de radiação. Unidades
A actividade (A) de um radionuclídeo é a quantidade que exprime o grau de radioactividade
(potencial de produção de radiação) de uma determinada quantidade de material radioactivo. A
unidade de actividade no Sistema Internacional é o becquerel (Bq), que corresponde a uma
desintegração por segundo, embora também se utilize frequentemente o Curie (Ci), sendo que 1 Ci =
37 GBq.
Mestrado em Química para o ensino
40
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Quando se pretende quantificar a radiação que é absorvida por uma material, define-se a
chamada Dose Absorvida como a energia que é transferida pela radiação para um quilograma de
material:
D
E
M
Onde D é a dose absorvida e E a energia depositada no material de massa M. (Fiolhais, S.D.)
Para calcular os efeitos biológicos da radiação, é necessário multiplicar a dose de radiação por
um factor de qualidade, Q, que depende do tipo de radiação, bem como de outros factores.
O valor de Q é aproximadamente 1 para as radiações beta, gama e raios X e 10 a 20 para as
partículas alfa (Tabela 4.1)
Radiação
Factor de Qualidade (Q)
Raios γ do 60C (1,17 a 1,33 MeV)
0,7
Raios γ de 4 MeV
0,6
Raios X de 200 keV
1
Partículas β
1
Protões (1 a 10 MeV)
2
Neutrões
2-10
Partículas α
10-20
Tabela 4.1 – Factores de qualidade para várias radiações (Fiolhais, S.D.)
A designada dose efectiva é então calculada multiplicando o factor de qualidade pela dose
absorvida (Reger et. al., 1997):
Dose efectiva (em rems) = Q x dose absorvida, D (em rad/s).
Mestrado em Química para o ensino
41
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
A unidade para a dose efectiva é o rem, que é a abreviatura de ―roentgen equivalent man‖.
Contudo, deve notar-se que o valor de Q depende de diversos factores, como o tipo de tecido
que é exposto, localização geográfica, altitude.
4.5 Execuções experimentais desenvolvidas
O conjunto de experiências desenvolvidas e que a seguir se descrevem, foram seleccionadas
a partir das condições materiais disponíveis, tendo em vista os objectivos dos programas do 10ºano
da disciplina de Física e Química A e do 12º ano de Química.
Nelas se contemplam aspectos básicos da Química Nuclear, que, não obstante a sua actual
relevância nos programas de 10º e 12º anos de escolaridade, tem merecido muito pouca atenção
por parte da generalidade das escolas nacionais, a todos os níveis, situação que pode explicar, pelo
menos em parte, a vulnerabilidade da sociedade portuguesa em relação aos argumentos que a
energia nuclear é a ―mãe de todas as desgraças‖. (Salgado e Martinho, 1997).
Nenhuma das actividades realizadas é obrigatória nos novos programas do ensino secundário.
Contudo, a sua escolha tem como principal objectivo motivar os alunos para a aprendizagem da
Química, promover a cultura científica e tecnológica, bem como, permitir aos alunos compreender
que a Química Nuclear, foi ―passado‖ na origem de tudo o que existe – o Universo, está ―presente‖
em fenómenos e processos úteis para a Sociedade como a datação, meios de diagnóstico e
tratamentos clínicos, e será, talvez, ―futuro‖ com a energia nuclear como uma energia limpa e
segura, resolvendo um dos maiores problemas das sociedades: crise energética a nível mundial.
4.5.1 Sistema de detecção e contagem SPECTECH ST – 350
O sistema de detecção e contagem utilizado nas diferentes execuções experimentais
(SPECTECH
ST
–
350
counter
da
empresa
Spectrum
Technique:
http://physicsx.pr.erau.edu/Courses/CoursesS2005/PS305/Nuclear%20Physics/Studentmanual.pdf)
é um dispositivo multifuncional, que inclui:
- um detector Geiger-Müller
Mestrado em Química para o ensino
42
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
- uma fonte de alta tensão (high voltage)
- um relógio (timer)
- um contador para prefixação de valores (preset counter)
- um medidor de taxas de contagem digital e analógico (digital and analog ratemeter) munido
com um alarme sonoro
- uma interface para ligação do sistema de contagem a um computador.
Figura 4.3 - Dispositivo utilizado
Todas as experiências podem ser realizadas, quer a partir do dispositivo, quer directamente a
partir de um computador pessoal (modo REMOTE), utilizando o terminal DATALINK e o software de
emulação RADEM. Os dados são transferidos automaticamente para o computador, em tempo real,
a são aí armazenados em ficheiros compatíveis com folhas de cálculo.
Características técnicas:
Tensão variável entre 0 e 1200 V, por saltos de 25 V
Tempo de resolução: 300 µs = 0,00030 s
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43
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Detector
Para funcionar adequadamente, o detector deve trabalhar a uma diferença de potencial tão
baixa quanto possível podendo o seu valor óptimo ser determinado experimentalmente (ver secção
4.5.2).
Para aumentar a sensibilidade à radiação α e β, o detector tem uma janela de entrada da
radiação extremamente fina a frágil e que, por isso, requer muito cuidado no seu manuseamento.
Existe uma rede de protecção que pode evitar alguns acidentes durante o seu manuseamento.
4.5.2 Experiências desenvolvidas
Os protocolos das actividades que a seguir se descrevem foram adaptados das sugestões da
Spectrum Techniques e que são também referidas no ―Manual de experiências de física das
radiações‖ do Instituto Tecnológico e Nuclear, de Sacavém.
Experiência A. Determinação do valor óptimo para a tensão aplicada
Esta actividade tem como objectivo a determinação do patamar e da tensão óptima de
funcionamento do detector a ser utilizado.
Se se colocar uma fonte radioactiva próximo de um detector G.M. e se aumentar lentamente a
tensão eléctrica aplicada ao ânodo, o detector só começa a contar quando a tensão atinge a
chamada tensão de arranque. A partir deste valor, e continuando a aumentar a tensão, a taxa de
contagem aumenta rapidamente até se atingir a chamada tensão limiar. Passado este limiar,
subsequentes acréscimos da tensão têm como consequência um aumento relativamente pequeno
da taxa de contagem. A esta região dá-se o nome de patamar do detector e é onde se situa a tensão
de funcionamento.
De modo a preservar-se a vida do detector, a tensão de funcionamento deve ser fixada num
valor correspondente a cerca de 1/3 do patamar, a partir da tensão limiar.
Mestrado em Química para o ensino
44
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Continuando a aumentar a tensão, para além da região do patamar, ocorre uma outra subida
rápida da taxa de contagem, o que significa que se atingiu a região de descarga contínua, na qual
não se deve fazer funcionar o detector G.M..
Material:
Detector G.M.
Fonte radioactiva: 90Sr, 0,1 µCi (Anexo 1)
Procedimento:
Ligar o sistema de contagem e aguardar que estabilize (cerca de 3 minutos);
Colocar o porta-fontes, com a fonte radioactiva, numa das primeiras
posições (1ª ou 2ª prateleira) do posicionador de amostras;
Ajustar a tensão para o valor inicial da experência, Vinicial. Para isso,
proceder do seguinte modo:
- partindo de zero, incrementar o valor da tensão, por saltos de 25 V, até que
o sistema comece a contar impulsos;
- então, baixar a tensão em cerca de 100 V (4 saltos de 25 V). O valor assim
obtido corresponde à tensão inicial, Vinicisl.
Verificar que o sistema se encontra em condições de começar a experiência
(tensão inicial fixada, contador de impulsos a zero, tempo de contagem pré-definido);
Observar e registar o número de impulsos por unidade de tempo, à medida
que se vai aumentando a tensão (por saltos de 25 V).
NOTA: Para se evitar a região de descarga contínua e a eventual danificação do
detector, não deixar que qualquer taxa de contagem aumente mais do que cerca de 20%
em relação ao valor precedente. Quando tal acontecer, considera-se por terminada a
experiência.
Após terminada a experiência, ajustar a tensão para o valor Vinicial, mas não
desligar ainda o sistema, porque pode haver necessidade de se confirmar algum ou
alguns dos valores.
Mestrado em Química para o ensino
45
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Após a realização desta actividade, obteve-se os seguintes resultados:
Representou-se graficamente a taxa de contagem observada em função da
tensão aplicada.
Amostra: 90Sr, 0,1 µCi
Tensão: 625 V
2ª prateleira
Tensão / V
Impulsos
Tempo/s
Contagem(
cps)
550
0
200
0
575
0
200
0
600
0
200
0
625
0
200
0
650
15400
200
77,0
675
19800
200
99,0
700
23000
200
115,0
725
24400
200
122,0
750
25300
200
126,5
775
25700
200
128,5
800
27000
200
135,0
825
27100
200
135,5
850
27800
200
139,0
875
27800
200
139,0
Tabela 4.2 - Tempo de contagem em função da tensão aplicada
Mestrado em Química para o ensino
46
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Gráfico 4.1 - Gráfico da taxa de contagem (cps) em função da tensão aplicada (V)
Tensão de funcionamento = 1/3 do patamar a partir da tensão limiar ≈ 700 V
Experiência B. Radiação de Fundo
Esta actividade tem como principal objectivo a investigação sobre a radiação de fundo natural
existente no local da realização das experiências, com ou sem barreira de protecção. Aqui, os
alunos podem verificar de quanto se reduz a radiação de fundo, em consequência de se proteger o
detector com um ―castelo‖ de chumbo.
A radioactividade natural inclui a radiação proveniente do espaço exterior à Terra (radiação
cósmica), a radiação terrestre, a radioactividade dos alimentos, água, solos, materiais de construção
e até do nosso próprio corpo.
Uma vez que a radiação de fundo natural se adiciona à radiação emitida por qualquer fonte
radioactiva que seja objecto de experimentação, há que ter em conta a sua presença aquando da
realização de qualquer actividade de medição nesta área. Assim, as taxas de contagem observadas
em cada experiência, devem ser corrigidas atendendo à actividade de fundo.
Mestrado em Química para o ensino
47
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Contudo, colocando uma barreira de protecção à volta do detector, parte desta radiação
indesejável pode ser impedida de atingir o detector e, portanto, não será contada.
Material:
Detector G.M
Blocos de chumbo
Procedimento:
NOTA: As fontes radioactivas devem ser afastadas da área de trabalho.
Esta actividade deve ser realizada com a rede de protecção colocada na janela do
detector.
Preparar o sistema de contagem para iniciar a experiência, ajustando a
tensão para o valor correspondente ao funcionamento ―óptimo‖ do detector;
Efectuar 3 contagens durante um intervalo de tempo adequado (5 minutos
de contagem, por exemplo), sem protecção de chumbo à volta do detector. Registar
os valores;
Colocar os blocos de chumbo à volta do detector e do respectivo suporte, de
forma a isolar/proteger o mais possível o conjunto em relação à radiação externa.
Efectuar 3 contagens, durante o intervalo de tempo adoptado no caso
anterior. Registar os valores.
Tratamento dos resultados:
Converter as determinações efectuadas em taxas de contagem (contagens por
minuto);
Calcular o valor médio de cada conjunto de determinações;
Determinar de quanto se reduz o fundo, em consequência da protecção do detector
com um castelo de chumbo.
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48
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Após a realização desta actividade obteve-se os seguintes resultados:
Detector sem
protecção
Número de
impulsos
Tempo de
contagem / s
Taxa de
contagem / cpm
1
175
300
35,0
2
313
600
31,3
3
458
900
30,5
Média
32,3
Tabela 4.3 - Taxa de contagem observada numa experiência sem a protecção de chumbo
Detector com
protecção
Número de
impulsos
Tempo de
contagem / s
Taxa de
contagem / cpm
1
61
300
12,2
2
135
600
13,5
3
193
900
12,9
Média
12,9
Tabela 4.4 - Taxa de contagem observada numa experiência com a protecção de chumbo
Redução da radiação de fundo em consequência de se proteger o detector com um ―castelo‖
de chumbo:
% redução =
12,9 x 100
≈ 40%
32,3
Mestrado em Química para o ensino
49
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Questões pós-laboratoriais:
Após a realização desta actividade, o professor pode colocar algumas questões aos seus
alunos que os ajudem a reflectir sobre a radiação de fundo, as causas da sua existência, bem como
o modo como a podemos reduzir.
1. Existe alguma forma de eliminarmos a radiação de fundo?
2. Qual é a tua previsão para a radiação de fundo que o teu corpo pode receber por dia?
3. Todas as medições da radiação de fundo apresentam o mesmo valor? Existe alguma causa
sistemática para isso?
Experiência C. Absorção de partículas beta e alfa
Contrariamente às partículas alfa, que são emitidas pela fonte radioactiva com a mesma
energia, as partículas beta são emitidas com energias compreendidas entre zero e um valor máximo
característico da cada radionuclídeo.
Material:
Detector G.M
Fonte radioactiva: 90Sr, 0,1 µCi
Placas absorventes calibradas em espessura (Anexo 2)
Procedimento:
Ligar o sistema de contagem e aplicar a alta tensão ao detector;
Efectuar 5 contagens de fundo durante 100s. Registar os valores;
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50
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Colocar a fonte radioactiva no porta-fontes e inseri-lo na 2ª ou 3ª prateleira
do dispositivo de suporte;
Efectuar 5 contagens de 100s. Registar;
Inserir a placa absorvente com menor espessura na 1ª ou 2ª prateleira,
entre a fonte e o detector;
Efectuar 5 contagens de 100s. Registar os valores obtidos, assim como a
natureza e a espessura do absorvente;
Repetir os procedimentos, substituindo os absorventes por ordem crescente
de espessura (prosseguir até à espessura razoável, em termos de taxa de contagem
observada). Registar todos os valores.
NOTA: Durante a experiência, deve-se manter a fonte radioactiva nas mesmas
condições experimentais (mesma prateleira, mesma geometria fonte-detector).
Tratamento dos resultados:
Calcular os valores médios das taxas de contagem observadas;
Calcular as taxas de contagem corrigidas de tempo morto (Anexo 3) e de
fundo;
Representar graficamente a taxa de contagem corrigida em função da
espessura do absorvente (em mg/cm2).
Após a realização desta actividade obteve-se os seguintes resultados:
Radiação de fundo = 0,42 cps
Amostra: 90Sr, 0,1 µCi
1ª prateleira – material absorvente
2ª prateleira - amostra
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Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Material
Espessura do absorvente
absorvente
mg/cm2
Taxa de
Valor médio
Taxa de
contagem
da taxa de
contagem
observada
contagem
corrigida = taxa
(cps)
observada
observada -
(cps)
fundo
mm
(determinado
(cps)
experimentalmente)
0
0
119,0
117,6
115,2
----------
116,6
116,2
110,3
109,9
108,1
107,7
108,3
107,9
104,3
103,9
80,0
79,6
115,4
115,
111,7
109,7
4,5
0,0178
111,6
109,4
109,2
Alumínio
107,4
6,5
0,0254
109,4
107,6
108,2
“Poly”
14,1
0,127
108,5
108,1
104,4
28,1
0,254
105,0
103,6
80,5
Plástico
59,1
0,762
79,8
79,7
73,6
Mestrado em Química para o ensino
52
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
102
1,02
74,1
73,5
73,1
66,0
65,6
58,4
58,0
47,8
47,4
36,2
35,8
27,0
26,6
17,9
17,5
7,4
7,0
5,0
4,6
3,1
2,7
72,7
64,9
129
0,508
67,0
59,2
161
0,635
57,6
47,0
206
0,813
49,1
47,4
36,1
258
1,02
36,7
Alumínio
35,8
(d = 2,7g/cm3)
27,6
328
1,27
26,5
26,8
17,9
419
1,60
18,2
17,6
7,8
516
2,03
7,3
7,0
5,1
590
2,29
5,2
4,7
3,1
645
2,54
3,2
3,1
Tabela 4.5 - Taxa de contagem observada para a radiação beta em função da espessura do
absorvente
Mestrado em Química para o ensino
53
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Radiação de fundo = 0,42 cps
Amostra: 210Po, 0,1 µCi
1ª prateleira – material absorvente
2ª prateleira - amostra
Material
Espessura do absorvente
absorvente
mg/cm2
Taxa de
Valor médio
Taxa de
contagem
da taxa de
contagem
observada
contagem
corrigida = taxa
(cps)
observada
observada -
(cps)
fundo
mm
(cps)
(determinado
experimentalmente)
0
0
0,85
0,80
----------
0,84
0,83
0,41
0,44
0,024
0,44
0,024
0,85
0,81
0,50
0,43
4,5
0,0178
0,40
0,47
Alumínio
0,42
0,42
6,5
0,0254
0,46
0,42
0,45
0,44
Tabela 4.6 - Taxa de contagem observada para a radiação alfa em função da espessura do
absorvente
Mestrado em Química para o ensino
54
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Gráfico 4.2 – Taxa de contagem para a radiação beta em função da espessura do absorvente
Gráfico 4.3 – Taxa de contagem para a radiação alfa em função da espessura do absorvente
Mestrado em Química para o ensino
55
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Questões pós-laboratoriais:
De modo a explorar da melhor forma esta actividade, o professor deve, junto dos seus alunos,
fazê-los reflectir sobre qual a influência da espessura e da densidade do material absorvente na
absorção da radiação.
Assim, o professor deve levar o aluno a:
- concluir que para o mesmo material absorvente, quanto maior a sua espessura, maior a
absorção da radiação;
- concluir que para a mesma espessura de material absorvente, quanto maior a densidade do
material, maior a absorção. Comparar, por exemplo, o caso do plástico 102 com o alumínio 102;
- compreender a utilidade desta experiência no dia-a-dia: protecção contra as radiações;
- comparar o poder de penetração das partículas beta com o das partículas alfa, a partir da
análise dos gráficos obtidos.
Experiência D. Pesquisa de radão no ar ambiente
O radão é um gás inodoro e incolor de origem natural, radioactivo, cujos átomos se
desintegram originando outros elementos também radioactivos, causando, todos eles, exposição do
Homem às radiações ionizantes. Provém das pequenas quantidades de urânio e rádio presentes,
em proporções variáveis, na maior parte dos solos e rochas e, consequentemente, em materiais de
construção.
Há dois isótopos principais do radão: o 220Rn proveniente do decaimento radioactivo do
232Th
e o 222Rn (o mais estável) cujo progenitor é o 238U. O 220Rn tem um período de semidesintegração de
55,6 segundos, ao passo que o período do 222Rn é igual a 3,82 dias.
Alguns produtos de decaimento das famílias radioactivas, como o radão, podem agregar-se a
poeiras e aerossóis susceptíveis de serem inalados pelo Homem. O radão e os seus descendentes
são os principais contribuintes para a dose de radiação natural recebida pelo Homem (cerca de
50%).
Nos solos e rochas, a distribuição do urânio e rádio não é uniforme. As concentrações mais
elevadas ocorrem, usualmente, em rochas graníticas (plutónicas) sendo mais baixas em rochas
Mestrado em Química para o ensino
56
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
sedimentares como os calcários. A libertação de radão para a atmosfera (exalação) está ainda
condicionada pela permeabilidade e porosidade dos solos e rochas.
Parâmetros meteorológicos, como a pressão atmosférica, humidade e temperatura, também
influenciam a exalação do radão.
Por estas razões, a concentração de radão na atmosfera não é homogénea, variando de uma
região para a outra e ao longo do tempo.
Legenda: Radão (Bq/m3)
[médias anuais por concelho]
< 25
25 - 50
50 - 200
Locais com concentrações superiores a 400 Bq/m3.
Figura 4.4 - Cartografia do radão em Portugal (ITN, 2007)
Mestrado em Química para o ensino
57
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
De estudos já efectuados, verifica-se que cerca de 60% das concentrações de radão se
situam abaixo dos 50 Bq/m3. Os valores mais elevados encontram-se em casas situadas em regiões
graníticas (ITN, 2007).
Em espaços interiores o radão tende a acumular-se alcançando concentrações que podem ser
muito superiores às concentrações de radão na atmosfera exterior da mesma região.
No interior de edifícios ocorrem igualmente variações sazonais da concentração de radão,
mas inversas das verificadas no ar exterior, resultantes da maior ventilação efectuada nos meses de
Verão e da menor ventilação durante o Inverno.
Em espaços abertos, o nível de concentração de radão é reduzido, mas em espaços
fechados, o radão libertado pelo solo ou por materiais de construção atravessa pavimentos e
paredes e pode atingir níveis mais elevados.
A concentração de radão no interior de uma habitação depende, assim, de muitos factores,
tais como a sua localização no terreno, o tipo de materiais de construção, a ventilação, etc.
Material:
Detector G.M e sistema de contagem
Aspirador
Papel de filtro
Elásticos
Procedimento:
Ligar o sistema de contagem e aplicar a tensão recomendada ao detector
G.M;
Prender com um elástico, ao tubo de sucção do aspirador, uma folha de
papel de filtro com dimensões que se lhe adaptem bem;
Ligar o aspirador, na sala de aula, durante cerca de 20 minutos;
Mestrado em Química para o ensino
58
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
NOTA: O tempo aconselhável de aspiração depende da potência do aspirador, da
porosidade do papel de filtro e do local onde se efectua a experiência. Se o tempo
aconselhado se revelar insuficiente, repetir a experiência durante mais tempo.
Enquanto o aspirador está a colher a amostragem do ar, recortar uma folha
de papel de filtro com dimensões semelhantes às da secção do tubo do aspirador,
colocá-la sobre o porta-fontes na primeira prateleira do dispositivo de suporte.
Efectuar 10 contagens de fundo com a duração de 100 segundos cada. Registar os
valores;
Terminada a amostragem, desligar o aspirador e recortar a folha de papel
de filtro na zona em que se fez a aspiração. Colocar a amostra assim obtida na
primeira prateleira e efectuar 5 contagens, de 100 segundos cada. Registar os
valores;
Repetir a experiência aspirando, de forma semelhante, o ar noutros locais,
por exemplo numa cave mal arejada e num espaço bem arejado e, se possível, em
pisos com altitudes diferentes.
Resultados e conclusões:
Comparar as taxas de contagem observadas em diferentes condições;
Condições experimentais
Contagens (cpm)
Fundo
30,3
28,8
Valor médio
30,2
31,2
30,4
Local 3
58,0
(piso 3)
58,0
57,9
57,6
58,0
Local 1
71,9
Mestrado em Química para o ensino
59
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
(piso -1)
71,9
75,1
71,7
68,7
71,1
Local 2
81,9
(piso -2)
77,9
79,0
78,3
77,9
Local 4
115,0
(sala muito pouco arejada)
111,1
112,0
110,3
111,4
Tabela 4.7 - Taxas de contagem observadas nos diferentes locais de medição
Questões pós-laboratoriais:
De modo a explorar da melhor forma esta actividade, o professor deve, junto dos seus alunos,
fazê-los reflectir sobre o modo como varia a concentração de radão em diferentes locais de um
edifício, e de que factores ela depende.
Assim, o professor deve:
- questionar os alunos sobre o local onde registaram maior actividade e a que se poderá dever
esse facto;
- levar os alunos a verificar que quanto maior a profundidade, maior a concentração de radão
presente;
- levar os alunos a concluir que em salas e locais pouco arejados, a concentração de radão
pode ser elevada, quando comparada com outros locais;
- levar os alunos a compreender que o radão está presente em qualquer parte.
Mestrado em Química para o ensino
60
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Experiência E. Fontes de radiação naturais
Muitos materiais da crosta terrestre são radioactivos porque possuem pequenas
concentrações de variadíssimos radionuclídeos: urânio e seus descendentes, tório e seus
descendentes, potássio-40, carbono-14. A radioactividade de amostras desses materiais, depende,
naturalmente, do tipo de solos e das rochas. Em regra, ela é mais elevada nas rochas graníticas do
que nas sedimentares.
Material:
Detector G.M e sistema de contagem
Amostras de rochas
Procedimento:
Ligar o sistema de contagem e aplicar a alta tensão recomendada ao
detector G.M;
Efectuar 3 contagens de fundo durante 100 s. Registar os valores;
Introduzir numa das prateleiras do suporte uma das amostras de rochas.
Efectuar 3 contagens de 100 s. Registar os valores obtidos;
Repetir a experiência com as outras amostras de rochas.
Nesta actividade, não se conseguiram obter contagens significativas para as amostras de
rochas utilizadas, o que não impede que esta experiência possa ser bem sucedida, utilizando
amostras de rochas recolhidas em diferentes zonas do país.
Para além destas actividades, foram tentadas outras que não levaram a resultados
conclusivos como, por exemplo, a determinação do período de semi-vida de um radioisótopo.
Mestrado em Química para o ensino
61
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
5. Organização de alguns recursos digitais sobre química nuclear
disponíveis na Internet e úteis no ensino secundário
5.1 Vantagens da organização comentada de sítios de Internet na Sociedade de
Informação
O desenvolvimento das Tecnologias da Informação e a difusão cada vez maior da Internet,
não só têm vindo a tornar-se viáveis como veículos de educação à distância, como também deverão
ser responsáveis pelo seu desenvolvimento nos próximos anos, permitindo um acompanhamento da
nova sociedade de informação. Esse progresso está a provocar mudanças enormes na organização
da nossa vida e do nosso trabalho.
Se pensarmos nestas mudanças e nas implicações que podem ter nos processos
ensino/aprendizagem ficamos confrontados com uma série de dúvidas mas também adquirimos
algumas certezas. Uma certeza é que o aproveitamento optimizado destas novas tecnologias implica
uma mudança drástica das nossas formas de ensinar e aprender. O uso de textos, vídeos e sons
(talvez até o aproveitamento de outros sentidos) pode revolucionar os processos de
ensino/aprendizagem.
Actualmente, vivemos numa sociedade altamente tecnológica, tendo disponível uma grande
quantidade de informação actualizada a um ritmo alucinante e onde predomina a imagem. O
conhecimento passa agora a ter um significado diferente do de outros tempos, onde reinava a
memória em detrimento de um conhecimento ligado e criativo, que tem muito a ver com a
organização e selecção de informação (PAIVA, 2005).
A palavra-chave deste tipo de ensino e aprendizagem, é ―interactividade‖. Trata-se da
transição entre um ensino onde o papel do aluno é limitado (não procura informação, apenas se
adapta à já existente) e um ensino em que a informação se adapta ao aluno, onde quer que ele se
encontre.
Contudo, o professor terá sempre um papel de extrema importância, ajudando o aluno na
selecção da informação relevante para a sua aprendizagem. Assim, desde que se assegure, não só
a motivação (muito importante!), mas também a formação dos professores, haverá muito a ganhar
com o uso de sítios comentados na Internet, nas salas de aula.
Mestrado em Química para o ensino
62
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
As vantagens do uso do computador pelo professor são várias. Exemplo disso é o ganho de
tempo na execução de tarefas diárias, tais como elaborar fichas de trabalho, testes, etc., bem como
o uso da Internet, que lhe dá a possibilidade de formação à distância, troca e pesquisa de
informações entre muitas outras. Em contexto de sala de aula, também são de enumerar algumas
vantagens tais como a interacção diferenciada que o professor pode estabelecer como os seus
alunos quando recorre a software específico, a pesquisa na Internet orientada, etc. (Paiva, 2002).
Assim, a organização comentada de alguns recursos digitais disponíveis na Internet introduz
uma nova forma de lidar com a informação e com o conhecimento, criando formas alternativas de
ensino e de aprendizagem.
Segundo Gouveia (1998):
Os alunos têm acesso à informação de modo facilitado, proporcionando-lhes
a recolha de imagens ou outros dados de um acontecimento, independentemente
da sua localização geográfica;
A quantidade de informação disponível sobre um tema é muito elevada;
Os alunos podem descarregar vários materiais como software, textos, etc.
Uma vantagem também óbvia é a diminuição das desigualdades entre os alunos das
diferentes zonas do país – assim, com a possibilidade de acesso aos recursos disponíveis na
Internet, todos os alunos podem ter acesso a informação muito mais variada.
Mestrado em Química para o ensino
63
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
5.2 Organização de recursos e comentários no portal Mocho
O ―MOCHO‖ (www.mocho.pt), uma iniciativa do Centro de Física Computacional da
Universidade de Coimbra, é o primeiro portal português de ciência e cultura científica.
Figura 5.1 – Página inicial do Portal MOCHO
O ―MOCHO‖ é um portal que organiza informação diversa sobre diferentes ciências como a
Química, a Física ou a Matemática (Paiva, Fiolhais e Costa, 2003).
Este portal possui um motor de busca que permite de uma forma mais rápida encontrar os
sites de interesse relacionados com a pesquisa. Os alunos podem, desta forma, aceder a locais na
Internet já ―filtrados‖ por professores ou cientistas, evitando gastar tempo na selecção da muita
informação que surge quando se efectua qualquer busca na enorme teia da net (Meireles,2006).
Cada uma das grandes ciências está subdividida em diferentes temas. Na área da Química,
por exemplo, podemos encontrar qualquer uma das seguintes temáticas: Ambiente, Laboratório de
Química, Equilíbrio Químico, Simulações, Astroquímica, Química Nuclear, entre outras, que
perfazem, actualmente, um total de vinte temas.
Mestrado em Química para o ensino
64
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
A gestão dessas especializações ou sub-áreas foi delegada em profissionais da educação que
demonstraram alguma preferência e/ou maior apetência com a sub-área atribuída. Cabe, então, aos
coordenadores das sub-áreas efectuarem a selecção de links de interesse, em função da utilidade
que possam representar para os utilizadores do portal e elaborar comentários sobre os locais na net
a que esses links remetem. Posto isto, restará apenas, por um procedimento simples, colocar esse
material no ―MOCHO‖, ―alimentando-o‖ (Meireles, 2006), através de uma página do Excel.
Figura 5.2 – Página do Excel para ―alimentação‖ do Portal
Quando no portal MOCHO se optava pela área ―Química Nuclear‖, optava-se, entre outros, por
dois sites recenseados, que se descrevem, sucintamente, abaixo:
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Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
http://www.seara.ufc.br/donafifi/donafifi.htm
Apostilas Electrónicas de Dona Fif: Conjunto de textos sobre inúmeros assuntos
relacionados com química nuclear como, por exemplo: Marie Curie, Lise Meitner e a radioactividade;
datação isotópica; a origem dos elementos; os neutrinos; etc. Os temas podem interessar a alunos
do ensino secundário e superior, embora, possa haver um ou outro texto de apoio aos alunos do
3ºciclo.
Figura 5.3 – Página principal do site ―Apostilas Electrónicas de Dona Fif‖
http://sol.sci.uop.edu/%7Ejfalward/nuclearphysics/nuclearphysics.html
Nuclear Physics: Muitos tópicos de interesse de área da Química Nuclear, desde a
constituição do núcleo atómico, processos de decaimento radioactivo; as diversas aplicações da
Química Nuclear, entre outros. De grande utilidade para alunos do 12º de Química e alunos
universitários.
Mestrado em Química para o ensino
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Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
A especialização Química Nuclear foi enriquecida neste trabalho, com o recenseamento de 19
sites comentados.
http://www.colorado.edu/physics/2000/isotopes/radioactive_decay3.html
Halflife: Esta simulação permite determinar o decaimento radioactivo ao longo do tempo para
alguns isótopos, bem como os seus tempos de meia-vida. O aluno pode escolher um isótopo,
verificando por si a lei de decaimento radioactivo. É parte de um conjunto de simulações da página
"University of Colorado at Boulder".
Figura 5.4 – Página principal do site ―Halflife‖
http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/rutherford/
The Rutherford experiment: Esta simulação permite simular a difracção de partículas α por
uma fina placa de ouro metálico. É parte de um conjunto de simulações da página "Molecular
expressions".
Mestrado em Química para o ensino
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Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Figura 5.5 - Página principal do site ―The Rutherford experiment‖
http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/viewtopic.php?t=291
Radioactive nuclei decay law: Este laboratório virtual permite verificar o decaimento nuclear
ao longo do tempo. Permite, ainda, a obtenção da representação gráfica. É parte de um conjunto de
laboratórios virtuais da página "Colos-Conceptual learning of science"
Figura 5.6 - Página principal do site ―Radioactive nuclei decay law‖
Mestrado em Química para o ensino
68
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
http://geocities.yahoo.com.br/saladefisica3/laboratorio/rutherford/rutherford.ht
m
Experiência de Rutherford: Este laboratório virtual permite simular a experiência de
Rutherford. Inclui, ainda, alguma informação sobre a experiência realizada pelo cientista. É parte de
um conjunto de laboratórios virtuais da página "Sala de Física" do Geocities, yahoo.
Figura 5.7 – Página principal do site ―Experiência de Rutherford‖
http://www.visionlearning.com/library/flash_viewer.php?oid=2746
Artificial nuclear chain reactions: Esta simulação permite visualizar artificialmente dois tipos
de reacção nuclear em cadeia: a controlada (reactores) e a não controlada (bombas). É parte de um
conjunto de simulações da Visionlearning.
Figura 5.8 – Página principal do site ―Artificial nuclear chain reactions‖
Mestrado em Química para o ensino
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Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
http://www.walter-fendt.de/ph14e/lawdecay.htm
The law of radioactive decay: Esta simulação permite verificar o decaimento radioactivo ao
longo do tempo, bem como a obtenção da respectiva representação gráfica. A página possui ainda
um conjunto de informações interessantes sobre a lei do decaimento radioactivo. Pertence a um
conjunto de simulações de Walter Fendt.
Figura 5.9 - Página principal do site ―The law of radioactive decay‖
http://www.walter-fendt.de/ph14e/decayseries.htm
Radioactive decay séries: Esta página fornece ao aluno informações sobre as diferentes
séries de decaimento radioactivo natural. Pertence a um conjunto de informações e simulações de
Walter Fendt.
Figura 5.10 – Página principal do site ―Radioactive decay séries‖
Mestrado em Química para o ensino
70
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
http://www.atomicarchive.com/Fusion/FusionMov.shtml
Nuclear fusion animation: Com esta animação os alunos verificam em termos de moléculas,
o processo de fusão nuclear. Faz parte de um conjunto de animações e vídeos de
"atomicarchive.com".
http://www.atomicarchive.com/Fission/FissionMov1.shtml
Nuclear fission animation: Com esta animação os alunos verificam em termos de moléculas,
o processo de fissão nuclear. Faz parte de um conjunto de animações e vídeos de
"atomicarchive.com".
http://www.atomicarchive.com/Fission/FissionMov2.shtml
Nuclear chain reaction animation: Com esta animação os alunos verificam em termos de
moléculas, uma reacção nuclear em cadeia. Faz parte de um conjunto de animações e vídeos de
"atomicarchive.com".
http://www.chem.binghamton.edu/ilc/labs/radiochem/sims/radioChem_detectio
n.html
Geiger counter animation: Este vídeo permite visualizar uma animação esquemática do
funcionamento do contador Geiger-Muller. Oferece, ainda, um conjunto de informações
interessantes sobre o dispositivo.
Mestrado em Química para o ensino
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Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
http://www.nei.org/scienceclub/nuclearworld.html
Nuclear World: Página que inclui interessante artigos e informações sobre a Química
Nuclear. Inclui ainda algumas animações sobre alguns tópicos da Química Nuclear. Da autoria de
"Nuclear Energy Institute—Washington, DC".
Figura 5.11 – Página principal do site ―Nuclear World‖
http://www.radiochemistry.org/history/video/fission_demo.html
Fission demo: Com este vídeo os alunos verificam de um modo muito original, o processo de
fissão nuclear, bem como o processo reaccional em cadeia. Muito interessante! Original da
Universidade de Illinois.
Figura 5.12 – Página principal do site ―Fission demo‖
Mestrado em Química para o ensino
72
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
http://www.hpwt.de/Kern2e.htm
Nuclear physics: Esta animação permite aos alunos verificar o poder de penetração de cada
tipo de radiação: alfa, beta e gama.
http://chimge.epfl.ch/En/nuc/1nuc0.htm
Nuclear reactions: Esta página fornece informações interessantes sobre reacções nucleares
e Química Nuclear em geral. Muito interessante. Da autoria da Universidade de Neuchatel.
Figura 5.13 – Página principal do site ―Nuclear Reactions
Mestrado em Química para o ensino
73
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
http://nrv.jinr.ru/nrv/webnrv/fusion/she.htm
Fusion - Fission Dynamics: Esta interessante simulação permite demonstrar os processos
de fusão, fissão, libertação do neutrão e de radiação gama.
Figura 5.14 – Página principal do site ―Fusion-Fission Dynamics”
http://book.nc.chalmers.se/
The Radiochemistry and Nuclear Chemistry Book Site: Esta é a página de um livro de
Química Nuclear avançada. Muito interessante para alunos do ensino superior. Chalmers University
of Technology.
http://livingtextbook.oregonstate.edu/media/vid/lbl5a1.mov
A brief note about Plutonium by Glenn Seaborg: Este vídeo relata algumas
curiosidades sobre o Plutónio.
Mestrado em Química para o ensino
74
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
5.3 O caso particular dos laboratórios virtuais e de acesso remoto
Embora, por vezes, se encontrem os termos laboratórios virtuais e laboratórios de acesso
remoto como sinónimos, esses termos não significam exactamente o mesmo.
Os laboratórios virtuais usam programas para simular instrumentos ou experiências. Esses
programas podem ser Matlab (Simulink) ou LabVIEW (Leleve,S.D.)
Os laboratórios virtuais são programas de computador que podem ser descarregados da
Internet e instalados num computador. Cada vez que se quer utilizar o laboratório virtual, basta
―correr‖ a aplicação instalada no computador.
Por outro lado, nos laboratórios de acesso remoto acede-se, através da Internet, a
equipamentos e instrumentos de um laboratório real (Leleve,S.D.). Nestes, o utilizador manipula e
controla, à distância, os equipamentos através de um interface gráfico (Bencomo, 2004)
normalmente em LabVIEW.
Embora ambos os tipos de laboratórios possam ser acedidos através da Internet, uns
consistem em meras simulações enquanto os outros são reais.
Nos laboratórios virtuais, as imagens são apenas vídeos pré-filmados e, nos laboratórios
remotos, as imagens são em tempo real ilustrando o que está a acontecer, no momento em que a
experiência está a ser realizada remotamente.
5.3.1 Potencialidades pedagógicas da utilização
As actividades laboratoriais no ensino da Química Nuclear do ensino secundário revelam ser
de extrema importância uma vez que, para além de eliminarem algumas dúvidas que os alunos
apresentam no estudo da teoria, permitem, ainda, uma melhor aquisição, apreensão e interligação
dos conhecimentos por parte dos estudantes.
No entanto, o custo para se disponibilizar as actividades laboratoriais no contexto da Química
Nuclear, acessíveis a todos os alunos, revela-se impraticável para a maioria das nossas escolas.
Assim, uma solução tecnológica reside em compartilhar os recursos de um laboratório real
acedido virtual ou remotamente, através da simples utilização de computadores ligados à Internet.
Mestrado em Química para o ensino
75
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Com a utilização da Internet em quase todos os segmentos da sociedade dos nossos dias, a
adopção de laboratórios de acesso remoto no ensino da Química devem obter destaque a cada dia
e as instituições de ensino devem procurar implementar estas novas ferramentas nos seus cursos e
disciplinas.
O uso de um laboratório virtual ou de acesso remoto permite um processo de ensinoaprendizagem que se centra numa relação privilegiada entre os alunos/professores e materiais
didácticos prévia e cuidadosamente seleccionados, testando-se outras formas de comunicação, de
transmissão e de aquisição de conhecimentos e comportamentos, sem constrangimentos temporais
e espaciais, via WWW.
Do ponto de vista económico, a vantagem destes laboratórios é permitir a alunos e
professores o acesso a processos e equipamentos avançados (como o contador Geiger-Muller, que
à priori a maioria das escolas não possui) sem precisar de investimentos ou infra-estrutura local,
reduzindo-se, assim, os custos.
A vantagem ―ecológica‖ é que o laboratório virtual ou de acesso remoto permitirá,
adicionalmente, a disponibilização de experiências de Química Nuclear e que, portanto, envolvem
risco (químico ou biológico) de manipulação, e que de outro modo poderiam não ser realizadas por
questões de segurança.
Neste contexto, o papel do professor no processo de ensino-aprendizagem recorrendo a
laboratórios virtuais ou de acesso remoto continua a ser fundamental, uma vez que utilizando um
dispositivo do género e explorando-o correctamente com os seus alunos, estes aprenderão que a
experimentação remota bem sucedida requer um profundo conhecimento teórico, verificando por si
mesmos que a teoria é necessária para a recolha sistemática de dados para a resolução de
problemas, assim como para a análise crítica e qualificada dos dados e apresentação apropriada
dos mesmos, bem como para a correcta interpretação da experiência em si.
Os estudantes aprendem como fazer uso do seu conhecimento, construindo-o e ocorrendo
uma aprendizagem significativa, e isso é certamente relacionado de forma mais próxima aos
problemas que eles terão que encarar nos seus cursos e nas suas carreiras futuras.
A utilização de laboratórios virtuais ou de acesso remoto ao nível do ensino secundário pode
ser sempre uma solução de recurso, uma vez que nada pode ou deve substituir o ensino presencial,
sendo que o contacto directo com os materiais é extremamente valioso.
Mestrado em Química para o ensino
76
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Contudo, este tipo de laboratório como substituo ou complemento do ensino presencial
(laboratório real) é também solução quando o contacto entre professor e aluno (s) está dificultado,
ou quando o contacto entre professor, aluno (s) e instrumentação necessária à realização deste tipo
de experiências é reduzido ou impossível.
Para além disso, o laboratório virtual oferece ao professor um novo desafio: o seu método de
ensino deve ir ao encontro das necessidades e expectativas dos seus alunos, permitindo-lhes uma
participação activa e motivada por parte daqueles, que simultaneamente podem desenvolver o
trabalho pretendido ao seu próprio ritmo.
5.3.2 Dificuldades/constrangimentos da aplicação pedagógica de um laboratório
virtual ou de acesso remoto
Esta nova sociedade, por estar assente em avanços tecnológicos, poderá não ser igualmente
acessível a todos os indivíduos. Camadas da população menos favorecidas, cultural ou
economicamente, ou habitantes de regiões menos desenvolvidas e pobres, poderão ter mais
dificuldades em aceder às novas tecnologias, nomeadamente, aos laboratórios de acesso remoto.
Não é possível implementarmos o ensino da Química Nuclear através de laboratórios de
acesso remoto sem um mínimo de infra-estrutura. Os alunos e professores precisam ter acesso à
Internet, de preferência com banda larga.
Poderá haver também consequências menos boas, que importa ter em conta para tentar evitar
ou atenuar, entre elas a reduzida confiança neste tipo de estratégias educativas por parte de alguns
grupos-alvo mais conservadores e resistentes à inovação: professores, alunos ou responsáveis
pelas instituições de ensino.
Outro constrangimento advém da necessidade de alterar as práticas de trabalho tradicionais
de ensino, pelo que as escolas necessitam de uma mudança profunda (o que por vezes se torna
complicado!) para se adaptarem a formatos de trabalho mais abertos e que envolvam a partilha de
experiências.
Mestrado em Química para o ensino
77
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Quando se trata da utilização de um laboratório de acesso remoto, surge ainda o problema da
largura de banda para aceder à Internet, a qual é frequentemente baixa, o que limita drasticamente
as capacidades multimédia, e que algumas (ou a maioria) da nossas escolas ainda não possui. Para
além disso, os estudantes precisam de alguns conhecimentos prévios da utilização de computadores
e de navegação na Internet.
Um outro problema encontrado é o de disponibilizar o laboratório de acesso remoto durante
um número alargado de horas. Idealmente, estas estruturas deveriam estar disponíveis 24 horas por
dia para atender alunos com dificuldades de conclusão das suas actividades práticas no tempo
programado da aula convencional, ou mesmo aqueles que queiram avançar ou reproduzir a
realização das experiências.
5.3.3 Laboratórios virtuais de Química Nuclear na Internet
Após pesquisa na Internet, foram encontrados diversos laboratórios virtuais (ver secção 5.2).
Devido ao número de laboratórios encontrados ser muito elevado, neste trabalho apenas será
analisado um, que consideramos ser relevante para esta tese (ver Roteiro de Exploração na secção
6.3).
Mestrado em Química para o ensino
78
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
6. Criação de ferramentas didácticas complementares para potenciar
pedagogicamente os recursos digitais
Um dos objectivos deste trabalho centra-se, como já vimos, na organização de recursos
digitais e materiais auxiliares relacionados com a química nuclear e avaliar a sua utilidade no
processo de ensino deste tema, para alunos das disciplinas de Física e Química A e de Química dos
10º e 12º anos de escolaridade, respectivamente.
Para esse efeito, desenvolvemos uma página intitulada ―Química Nuclear no ensino
secundário‖, que se encontra disponível em http://nautilus.fis.uc.pt/cec/teses/lucia/qnes/index.html.
6.1 Webquest
As WebQuests, conceito criado por Bernard Dodge e Tom March no âmbito das actividades
propostas na disciplina EDTEC 596, "Interdisciplinary Teaching with Technology", constituem
actividades orientadas para a pesquisa em que toda ou quase toda a informação se encontra na
Web (Carvalho, 2007).
Construir WebQuests não é, contudo, uma tarefa fácil, mas aplicar algum tempo e esforço na
sua construção pode ser um factor favorável no ―crescimento‖ de qualquer investigador.
Neste processo, Dodge (1995) sugere que:
- se comece por realizar uma WebQuest simples e só depois se avance para mais complexas;
- se inicie por uma WebQuest com carácter disciplinar e de curta duração (são realizadas
entre uma a três aulas e têm como objectivo levar o aluno a percorrer uma significativa quantidade
de informação e a compreendê-la) para se evoluir para as de longa duração (1 semana a 1 mês em
ambiente de sala de aula e que têm por objectivo alargar e refinar o conhecimento) e com
actividades de carácter interdisciplinar;
- o professor comece por se familiarizar com a informação disponível online na sua área de
interesses, seguindo-se a organização das fontes encontradas.
Mestrado em Química para o ensino
79
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Posteriormente, Dodge (2001) através do acrónimo FOCUS apresenta cinco conselhos para
quem desenvolve WebQuests:
1. Find great sites - procurar sites interessantes e relevantes para a temática a abordar;
2. Orchestrate your learners and resources - organizar os recursos encontrados e as etapas a
serem desenvolvidas em grupo;
3. Challenge your learners to think - desafiar os alunos a pensar;
4. Use the medium - utilizar convenientemente a Web de tal modo que uma WebQuest bem
concebida não possa ser facilmente realizada em papel. Por exemplo:
- tirar partido da possibilidade de contactar peritos, geralmente através do correio electrónico;
- disponibilizar um fórum para os alunos colocarem as suas opiniões;
- apresentar um pequeno vídeo, música ou som ambiente para contextualizar a temática,
tendo o cuidado de não terem um efeito de distracção.
5. Scaffold high expectations - sugere tarefas que não estejam nas expectativas dos alunos,
isto é que sejam arrojadas, mas devendo também ter apoio em como as realizar tal como grelhas de
análise ou modelos pré-definidos, entre outros, até os alunos se sentirem autónomos e conseguirem
analisar a informação por si ou conceber o produto final sem qualquer apoio.
Há seis componentes fundamentais a ter em conta na elaboração de uma WebQuest:
1.
Introdução
2.
Tarefa (s)
3.
Processo
4.
Recursos
5.
Avaliação
6.
Conclusão
Mestrado em Química para o ensino
80
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Introdução
A introdução deve ser motivadora e desafiante para os alunos, levando-os a empenharem-se
na WebQuest.
Tarefa (s)
Explicita-se a tarefa, ou tarefas, a realizar a qual pode ser responder a uma pergunta,
comparar opiniões, realizar gráficos com os dados recolhidos, etc. A tarefa deve ser objectiva e
interessante, promovendo a descoberta e/ou a exploração de informação.
Processo
Indicam-se as fases ou etapas a seguir para atingir o objectivo final. Devem ser dadas
orientações pormenorizadas (passo a passo) de como os alunos realizam a tarefa.
No processo deve-se atentar na clareza do mesmo, na estrutura e na sua riqueza (diversidade
de papeis para o aluno compreender diferentes perspectivas e partilhar responsabilidade na
execução das tarefas).
Recursos
Os recursos ou fontes a consultar devem estar disponíveis na Web. Todas as fontes da Web
devem ser incluídas na forma de hiperligações, no corpo da WebQuest, o que exige um formato
digital para a mesma. Assim, evita-se que o aluno se ―perca‖, embora não seja intenção restringir-lhe
a ida a outros sites.
Mais recentemente, e em casos particulares, também podem ser dadas referências não
disponíveis online, sempre que a temática o justifique. Contudo, é preciso atentar na quantidade e
na qualidade dos recursos.
Mestrado em Química para o ensino
81
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Avaliação
Deve indicar como o desempenho dos alunos será avaliado. Referir se a avaliação é para o
grupo ou se também é individual.
Convém incluir os indicadores qualitativos e quantitativos de avaliação.
Conclusão
É disponibilizado um resumo da experiência proporcionada pela WebQuest, salientando as
vantagens de realizar este trabalho. Deve-se também despertar curiosidade para pesquisas futuras.
Pode-se colocar uma pergunta, um problema para resolver, um site para explorar, entre outros
(Carvalho, 2007).
Assim, a WebQuest é uma ferramenta que permite adquirir informação a partir da Internet com
fins educativos, onde se envolve o professor e o aluno numa interacção entre a informação filtrada
pelo WebQuest e a utilização em contexto de sala de aula.
A introdução de uma WebQuest durante uma aula pode ser bastante útil para o professor na
medida em que lhe permite:
- garantir acesso a informação autêntica e actualizada;
- promover a aprendizagem cooperativa;
- desenvolver as habilidades cognitivas dos alunos;
- incentivar a criatividade;
- modernizar o modo de fazer educação.
Segundo Paiva e Alves da Costa (2005), a WebQuest é uma estratégia (ver secção 6.3)
pedagógica no domínio das TIC, de carácter mais aberto do que o roteiro de exploração. Enquanto o
roteiro facilita a pesquisa de informação num dado programa informático, a WebQuest orienta os
alunos na navegação na Internet.
As WebQuests fundamentam-se numa perspectiva construtivista: os professores, ao elaborálas, facilitam os processos que levam ao desenvolvimento de uma dada tarefa que requer pesquisa
na Internet e promovem a autonomia, a aprendizagem e a evolução do conhecimento (Ferreira,
2005).
Mestrado em Química para o ensino
82
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Vantagens e desvantagens da WebQuest
Durante os últimos anos tem surgido uma variedade de programas e métodos que
procuram estimular o uso das novas tecnologias ao serviço do currículo e do ensino, contudo ainda
se verifica:
- Dificuldade em determinar quais as práticas mais eficientes para o uso da
tecnologia ao serviço da educação;
- Dificuldade em determinar a melhor forma de integração do uso da
tecnologia no currículo para que os estudantes possam recolher os maiores benefícios.
A tabela seguinte resume algumas vantagens e desvantagens da utilização de uma WebQuest
em contexto de sala de aula:
Vantagens - (Permitem:)
Desvantagens
O acesso a uma grande variedade de fontes
Método de ensino não tradicional e por isso ainda
de informação
sob alguma resistência e desconhecimento
Reunir informação de forma prática, debater,
Percurso demasiado delineado que não permite
resolver problemas
aos alunos ―perderem-se‖ na busca de informação
Maior participação, envolvimento e
Necessidade de se estabelecerem metas que
autonomia dos alunos
impliquem a reciclagem/aplicação da informação
recolhida – perigo do ―copy-paste‖
Uma aprendizagem pela aplicação da
informação recolhida na resolução do
problema e em novas experiências
O desenvolvimento da escrita criativa e das
capacidades de pesquisa
Mestrado em Química para o ensino
83
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Aos alunos construir o seu próprio
conhecimento
Direccionar os alunos, criando uma situação
e oferecendo vários caminhos
Incentivar o uso da informática como
instrumento de auxílio ao ensino e
aprendizagem.
Maior interacção e motivação
Promover a interdisciplinaridade
Incentivar criatividade, pesquisa, raciocínio
do aluno e interacção com os novos
conhecimentos
Tabela 6.1 – Vantagens e desvantagens da WebQuest
Antes de se aplicar uma WebQuest em contexto educativo, esta deve ser explorada e
avaliada, para se reconhecerem as suas limitações. Aquando da exploração interessa verificar os
links e realizar as tarefas propostas, de modo a prever as dificuldades que os alunos irão sentir.
Neste sentido, muitas vezes, os docentes optam por incluir o item ―Ajuda‖ no corpo da aventura na
Web. Este tem por função prestar alguns esclarecimentos. A sua presença é indispensável quando a
tarefa é feita na ausência do professor.
Aquando da avaliação devem observar-se diversos aspectos, nomeadamente, a qualidade da
navegação, a questão gráfica das interfaces, entre outros. Aqui não se aprofundará mais esta
questão, pois não se tem por objectivo expor os pormenores do design da construção de uma
WebQuest e da sua validação (Ferreira, 2005).
6.2 Hipertextos
Mestrado em Química para o ensino
84
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Com o desenvolvimento e implantação que o hipertexto começa a ter, importa reflectir sobre
se se tratará apenas de mais uma tecnologia que possibilita um outro modo de acesso à informação,
ao conhecimento, ou se existem de facto vantagens reais em termos da aprendizagem com estes
sistemas (Morgado, 2007).
Assiste-se a alguma controvérsia da parte de vários autores, dividindo-se as perspectivas
entre os que consideram o hipertexto mais como sistema de aprendizagem, em que algum tipo de
aprendizagem ocorre da utilização de um sistema de apresentação da informação, e aqueles que o
definem como sistema de ensino, portanto ligado a contextos educacionais formais e a tarefas
orientadas para objectivos.
Segundo GOUVEIA (1998), o hipertexto é uma forma de apresentação gráfica da informação
que contém palavras que possuem referência de ligação a outros textos, tornando assim possíveis
sequências alternativas de leitura. O utilizador pode ler um texto que contenha palavras sublinhadas,
ou realçadas de outra forma, que quando seleccionadas, permitem a passagem para um novo
documento. Este pode ser também um novo hipertexto. É um documento de fácil manuseamento,
pois um simples ―clique‖ na palavra sublinhada, transporta o utilizador para outras fontes de
informação ou mesmo para outros sites.
Partindo desta espécie de definição, é natural afirmarmos que o hipertexto está destinado a
ser uma ferramenta da educação. Jacobs (1992) considera que num ambiente que se caracterize
pela existência de uma rede de conhecimento interligado, que possibilite o movimento através desse
espaço de informação conceptual, o utilizador aprenderá, sem dúvida, enquanto explora este
espaço, a aprender pela descoberta e experiência pessoal. O facto de navegar e pesquisar
(browsing), seguindo a intuição, trará sempre maiores benefícios do que estando limitado às
características do ensino programado.
Na análise do tipo de aprendizagem desenvolvida em contextos hipertextuais, vários autores
revelam preferência pela sua definição como aprendizagem exploratória, enquanto outros privilegiam
a aprendizagem pela descoberta.
Apesar de tudo, pensa-se que o processo de exploração de um hiperdocumento trará sempre
ganhos àquele que o realiza, em termos de aquisição de conhecimento, podendo considerar-se, de
algum modo, que estes serão maiores do que se o utilizador efectuasse uma leitura linear (Morgado,
2007).
Mestrado em Química para o ensino
85
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
A literatura da especialidade dá-nos uma visão contraditória em relação a esta questão,
consoante parte de uma perspectiva mais tecnológica ou mais educacional. Contudo, a ideia
principal que parece sobressair de qualquer dos pontos de vista é que, possibilitando o hipertexto a
criação de ambientes em que o utilizador experimenta um certo grau de autonomia enquanto navega
na informação, contribui, sem dúvida, para que se expressem estratégias individuais de
aprendizagem, sendo o sujeito responsável pelo seu próprio processo de aprendizagem
Vantagens e desvantagens do uso do hipertexto no ensino
DIAS (1999) e CORRADI et.al. (2001) apresentam algumas vantagens na utilização do
hipertexto no ensino, tais como:
• Possibilidade de troca imediata de informação;
• Acesso imediato e praticamente ilimitado a grande quantidade de informação;
• Liberdade de estruturar um documento da forma que mais lhe convém;
• Permissão de diferentes níveis de conhecimento prévio;
• Adaptação de informação aos estilos individuais de aprendizagem;
• Encorajamento à exploração;
• Maior e melhor organização de ideias;
• Maior integração e interdisciplinaridade;
• Maior agilidade na selecção de informação;
• Maior poder de distribuição e de comunicação;
• Apresentação de variados contextos;
• Ensino à distância.
Os mesmos autores, referidos anteriormente, apresentam também algumas desvantagens no
uso do hipertexto no ensino:
• Sobrecarga de informações;
• Desorientação do aluno no meio de múltiplas informações;
• Facilidades de dispersão e desconforto na leitura.
Mestrado em Química para o ensino
86
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Mais uma vez é importante referir que o desenvolvimento das novas tecnologias não substitui
o professor. Esse desenvolvimento apenas contribui para uma redefinição do papel do professor.
Cada aluno extrai do hipertexto as informações que lhe são mais pertinentes. Este assimila-as,
podendo-as transformar numa nova representação hipertextual. No entanto, o aluno, apesar de
poder ser aprendiz por descoberta, nem sempre o consegue. Neste sentido, será o professor que
lhes fornecerá as orientações para que possam potenciar as informações e os recursos oferecidos
pelo sistema hipertexto, proporcionando-lhes maior liberdade no processo de construção do seu
próprio conhecimento. O professor continua a ser o principal motivador nesse processo (Pires,
2007).
6.3 Roteiro de exploração de uma simulação pré-existente
Sempre que, em idade escolar, se proporciona aos alunos a utilização de software educativo
(aplicação multimédia com fins educacionais), verifica-se que a tendência é ―correrem‖ o mais
depressa possível as aplicações do mesmo software, muitas vezes sem rumo e sem a reflexão
necessária que permitem a assimilação e a construção do conhecimento.
Perante este facto, o professor, que já tem como papel integrar de forma oportuna, em termos
didácticos, as novas tecnologias, adquire também a responsabilidade da forma como os alunos
exploram os programas educativos. Ora, o professor depara-se com um problema, porque a maioria
dos recursos para o ensino não é auto-suficiente, ou seja, embora permita uma rica exploração
pedagógica, não possui meios para travar os ―cliques‖ sucessivos dos alunos. E, é igualmente
verdade que o professor não pode sentar os seus alunos em frente a um computador sem lhes dizer
o quê, como e porquê vão realizar determinada tarefa. (Ferreira, 2005).
Assim, os roteiros de exploração podem revelar-se uma ferramenta bastante útil, quase
indispensável para os professores que utilizem software educativo, enriquecendo a aplicação dos
mesmos nas suas aulas.
Os roteiros de exploração têm como objectivo primordial estabelecer uma ponte entre o
software educativo e os objectivos de aprendizagem que se pretendem desenvolver. Assim, devem
incutir no aluno o gosto pela pesquisa, pela reflexão, pela participação activa na construção do
Mestrado em Química para o ensino
87
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
conhecimento e pelo acto de aprender. Acrescido destes, no final, o aluno sentirá uma satisfação
pessoal se conseguir responder a todos os desafios propostos.
Como todos os outros materiais didácticos, os roteiros de exploração também devem utilizar
uma linguagem simples e adequada aos alunos, tendo presente o rigor científico exigido, e lembrar,
em cada momento, quais os objectivos que regem o trabalho. (Ferreira, 2005)
Paiva e Alves da Costa (2005), apresentam um conjunto de características gerais que os
roteiros devem ou podem ter:
- intercalar ―dicas‖ de natureza operacional com outras reflexivas;
- incluir print-screens da aplicação que facilitem o aluno a explorá-la facilmente (a carência
técnica não deve constituir um impedimento à aprendizagem);
- encorajar a discussão (interacção construtivista), pelo que os alunos devem ser
organizados em pequenos grupos;
- ter complexidade crescente, podendo mesmo terminar com perguntas de carácter mais
aberto ou com pesquisas suplementares na Internet que possam passar pela apresentação de
trabalhos;
- ser em papel ou em formato digital;
- ser flexíveis, no sentido de se adaptarem ao perfil, meio sócio-económico-social, faixa
etária e desenvolvimento cognitivo dos alunos;
- permitir a anotação de registos pessoais à medida que decorre a exploração do software,
de modo a obrigar os alunos a reflectir mais sobre o tema em causa e a evitar que a mesma se
acelere.
No conjunto das características acabadas de referir, é visível a contradição, embora aparente,
entre o comportamentalismo - pistas direccionadas/questões fechadas e o construtivismo - questões
reflexivas (Ferreira, 2005).
Assim, está, mais uma vez, nas mãos do professor, criador ou (re) criador de roteiros de
software, a gestão do justo equilíbrio entre dois pólos: algum dirigismo necessário e a liberdade
construtivista fundamental (Paiva e Alves da Costa, 2005).
Mestrado em Química para o ensino
88
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Então, o importante é fornecer algumas orientações necessárias, bem como formular questões
de natureza mais fechada, mas não esquecer de formular outras que permitam ao aluno construir
conhecimento e gerar aprendizagem. Os roteiros devem ser abertos, mas não cair na liberdade total,
muitas vezes, defendida pelos mentores do construtivismo. O segredo poderá estar em conseguir
encontrar o meio-termo entre a liberdade construtivista e a mínima orientação.
6.4 Alguns jogos lúdicos com mediação computacional em química nuclear
O acto de jogar, sozinho ou em grupo, é um acto tão antigo como o próprio homem, acto esse
que se tem revelado necessário para o processo de desenvolvimento dos indivíduos, sendo vital
como forma de assimilação da realidade.
Segundo Pierozan e Brancher (2004), existem certos elementos que caracterizam os diversos
tipos de jogos, entre eles:
A capacidade de absorver o aluno de maneira intensa e total, num clima de
entusiasmo, sentimento de exaltação e tensão seguidas por um estado de alegria e
distensão.
O envolvimento emocional.
A espontaneidade e a criatividade.
A limitação de tempo, o jogo tem um início, um meio e um fim, tendo um
carácter dinâmico.
A possibilidade de repetição: o aluno que gostar pode jogar o quanto quiser.
A limitação de espaço, sendo reservado, independente da forma que
assuma, é como um mundo temporário e fantástico.
A existência de regras.
A estimulação da imaginação, da auto-afirmação e da autonomia.
Mestrado em Química para o ensino
89
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Vantagens dos jogos no ambiente escolar
A utilização de jogos lúdicos de química na sala de aula traz muitas vantagens para o
processo de ensino/aprendizagem. Em muitos casos, os jogos possibilitam um melhor ambiente de
aprendizagem, permitindo um ajuste de nível de dificuldade conforme as habilidades do jogador,
fornecendo um feedback claro e imediato, e dando aos jogadores escolhas e controle sobre suas
acções. Também despertam a fantasia e a curiosidade, além de oportunidades para colaborar,
competir, ou socializar-se com os outros jogadores.
Assim, a utilização de jogos didácticos:
Mobiliza esquemas mentais: estimula o pensamento, a ordenação de tempo
e espaço.
Integra várias dimensões da personalidade: afectiva, social, motora e
cognitiva.
Favorece a aquisição de condutas cognitivas e desenvolvimento de
habilidades como coordenação, destreza, rapidez, e concentração.
O jogo é um vínculo que une a vontade e o prazer durante a realização de uma actividade. O
ensino utilizando meios lúdicos cria um ambiente gratificante e atraente servindo como estímulo para
o desenvolvimento integral dos alunos.
Os jogos educativos computorizados são criados com a finalidade dupla de entreter e
possibilitar a aquisição de conhecimento. Nesse contexto, os jogos de computador educativos,
devem tentar explorar o processo completo de ensino-aprendizagem, sendo óptimas ferramentas de
apoio ao professor na sua tarefa.
Basicamente bons jogos educativos apresentam algumas das seguintes características:
(Pierozan e Brancher (2004)):
Mestrado em Química para o ensino
90
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Trabalham com representações virtuais de maneira coerente.
Dispõem de grandes quantidades de informações que podem ser apresentadas
de maneiras diversas (imagens, texto, sons, filmes, etc.), numa forma clara, objectiva e
lógica.
Exigem concentração e uma certa coordenação e organização por parte do
aluno.
Conseguem fazer com que o aluno aprenda algo diferente, ou melhorar naquilo
que já sabe.
Permite que o aluno veja o resultado de sua acção, facilitando a autocorreção,
afirmando a sua auto estima.
Permitem um envolvimento ―homem-máquina‖ gratificante.
Têm ―paciência‖ na repetição de exercícios.
Estimulam a criatividade do aluno, incentivando-o a crescer, tentando deixá-lo à
vontade, sem se preocupar com os erros.
Contudo, os jogos educativos são muito bons auxiliadores no processo de ensino
aprendizagem, se trabalhados de forma correcta.
É preciso encontrar a ―fusão feliz‖ entre a brincadeira e o processo de ensino-aprendizagem: o
professor deve intervir durante a aula para que o jogo possa sempre ser um meio para a
aprendizagem e não um fim em si mesmo; tem que aliar as intervenções mais adequadas para
desencadear conflitos cognitivos. No final, é necessário que o especialista em educação avalie o
trabalho que desenvolveu para ir, ele próprio, de modo progressivo, construindo uma metodologia
que se mostre cada vez mais eficaz perante a utilização de jogos nas aulas (Ferreira, 2005).
Mestrado em Química para o ensino
91
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
6.5 Descrição dos recursos desenvolvidos
Um dos objectivos deste trabalho centra-se no desenvolvimento de um recurso digital
relacionado com a Q.N. e avaliar a sua utilidade no processo de ensino deste tema, para alunos da
disciplina de Física e Química A do 10º ano, e de Química do 11º ano de escolaridade.
Para esse efeito, desenvolvemos uma página intitulada ―Química Nuclear no ensino
secundário‖,
que
se
encontra
disponível,
como
já
referido,
em
http://nautilus.fis.uc.pt/cec/teses/lucia/qnes/index.html.
A página desenvolvida (figura 6.1) possui seis sub-áreas de exploração:
Hipertextos
WebQuest
Roteiro de exploração
Quizzes
Jogos
Ligações externas
Figura 6.1 – Aspecto da página Web inicial de ―Química Nuclear no ensino secundário‖
Mestrado em Química para o ensino
92
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
6.5.1 “Química Nuclear” - Hipertexto
O hipertexto desenvolvido ―Química Nuclear‖ versa sobre alguns conceitos inerentes a este
tema, abrangendo os seguintes pontos dos programas de Física e Química A, 10º ano, e de Química
do 12º ano de escolaridade:
- Distinguir, de forma simplificada, reacção nuclear de reacção química, frisando o tipo de
partículas e as ordens de grandeza das energias envolvidas.
- Identificar diferentes tipos de transformações nucleares.
- Relacionar a instabilidade de um núcleo de um átomo com a relação entre o número de
neutrões e o número de protões desse núcleo.
- Interpretar decaimento nuclear como a transformação de um núcleo noutro núcleo por
emissão de partículas α ou β e radiação γ.
- Associar a emissão de partículas β aos núcleos que contêm muito maior número de neutrões
do que protões e a emissão de partículas α aos núcleos que contêm relações próximas do número
de neutrões e de protões.
- Associar ―tempo de meia vida‖ ao intervalo de tempo necessário para que, numa dada
amostra, o número de partículas da espécie radioactiva, se reduza a metade.
O hipertexto inicia-se efectuando uma contextualização do leitor no que diz respeito aos
processos de decaimento radioactivo.
Figura 6.2 – Aspecto inicial da sub-área Hipertexto
Mestrado em Química para o ensino
93
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Assim, começam a ser estabelecidas as definições de decaimento, radioactividade, etc. Todas
estas definições são obtidas deslocando o cursor do rato sobre a palavra destacada a azul,
conferindo à página a possibilidade de alguma interacção com o aluno.
6.5.2 “Energia Nuclear: solução ou problema?” – WebQuest
Aqui, os alunos são incentivados a realizar uma actividade sobre a energia nuclear, actividade
essa que surge sob a forma de uma WebQuest.
Esta actividade abrange os seguintes pontos dos programas de Física e Química A, 10º ano, e
de Química do 12º ano de escolaridade:
- Distinguir, de forma simplificada, reacção nuclear de reacção química, frisando o tipo de
partículas e as ordens de grandeza das energias envolvidas.
- Associar fenómenos nucleares a diferentes contextos de utilização (por exemplo, produção
de energia eléctrica, datação, meios de diagnóstico e tratamentos clínicos).
- Identificar diferentes tipos de transformações nucleares.
- Interpretar a grande quantidade de energia envolvida numa reacção nuclear (fusão ou
fissão), em termos da variação de massa nela envolvida, de acordo com a expressão ΔE = Δm c2.
- Reconhecer que o conhecimento sobre radioactividade trouxe enormes benefícios a par de
enormes preocupações, resultantes da sua utilização para fins não pacíficos e da ocorrência de
acidentes.
Ao iniciar a WebQuest (Anexo IV), o utilizador encontra a descrição da ―Aventura na Web‖ que
irá realizar.
Mestrado em Química para o ensino
94
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Figura 6.3 – Aspecto inicial da sub-área WebQuest
Ao clicar em cada item do menu, o utilizador vai encontrando os passos que deve seguir para
a realização da actividade (tarefa e processo). Para além disso, encontra uma página com a
indicação de alguns endereços úteis que pode utilizar durante a realização das tarefas – recursos.
6.5.3 Laboratório virtual “principles of radiochemistry” – roteiro de exploração
Na tentativa de diminuir a tendência comprovada que a maioria dos alunos tem para ―correr‖
sobre um software educativo, sem aproveitar as suas potencialidades pedagógicas, contruiu-se um
roteiro de exploração que conduzisse os alunos a uma exploração mais ponderada do site
―Principles of radiochemistry‖.
O roteiro de exploração elaborado (acessível na íntegra no anexo V) reúne um conjunto de
instruções que vão guiando o aluno pelo laboratório virtual.
Neste roteiro houve a preocupação de incluir algumas directivas que facilitassem a utilização
do software, também por parte daqueles alunos menos familiarizados com os recursos digitais.
Mestrado em Química para o ensino
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Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Ao longo de toda esta ferramenta de exploração são colocadas questões que incentivam a
ponderação e procuram inibir o clique desenfreado, nos diferentes comandos.
Figura 6.4 – Aspecto de uma das páginas da sub-área Roteiro de exploração
6.5.4 Química Nuclear – quizzes
Na construção do questionário interactivo incluído na página Web ―Química Nuclear no
ensino secundário‖ foi utilizado um aplicativo de nome QuizFaber.
O QuizFaber permite a criação de questionários multimédia (Quiz) de uma maneira rápida e
fácil em HTML com JavaScript. Tudo isto é feito automaticamente pelo programa, o que significa que
o utilizador não necessita de saber nada sobre linguagem HTML ou Javascript. (Paiva, 2002)
O quiz desenvolvido é composto por doze questões, sendo quatro de escolha múltipla, sete
de verdadeiro/falso e uma de resposta livre.
A utilização de questões de escolha múltipla prende-se com o facto de estas permitirem
reflectir, quer sobre aprendizagens simples, quer sobre aprendizagens mais complexas, podendo
Mestrado em Química para o ensino
96
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
abranger um maior leque de conteúdos. No entanto, qualquer um dos tipos de questões é,
normalmente, preferido pelos alunos pela sua linguagem simples e acessível; por não lhes exigir
provas no domínio da expressão oral ou escrita e por apresentarem rigor e objectividade.
Retomando a Homepage da página Web construída, pode entrar-se no Quiz por clique no
ícone ―Quizzes‖.
Figura 6.5 – Aspecto inicial do Quiz
No ecrã surge uma página com o nome deste jogo, a referência à questão em causa, o texto
com a pergunta e quatro alternativas de resposta (no caso das questões de escolha múltipla). Em
rodapé aparece um relógio, que efectua a contagem decrescente dos 30 minutos de duração
máxima do jogo.
Assim que o aluno inicia o jogo escolhendo uma das opções, o rodapé evidencia um
contador de respostas certas, erradas e do número de questões ainda não respondidas.
Depois do aluno seleccionar uma das alternativas pode, de imediato, verificar a sua
correcção por clique no botão OK, podendo obter uma das seguintes respostas:
Mestrado em Química para o ensino
97
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Figura 6.6 – Possibilidades que podem surgir na verificação das respostas
Após ter respondido às doze questões e efectuado a respectiva confirmação de resposta,
surge uma janela que assinala esse facto.
Figura 6.7 – Janela que indica que o questionário terminou
Ao pressionar o botão OK o programa revela o relatório da prestação do aluno ao longo do
Quiz.
Mestrado em Química para o ensino
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Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Figura 6.8 – Aspecto do relatório do resultado do Quiz
Este relatório enumera o total de perguntas, de respostas correctas, de respostas
incorrectas, de perguntas não respondidas, o tempo de preenchimento, a data e a pontuação, numa
escala de 0 a 12.
Efectuando scroll toma-se contacto com a correcção do Quiz. Nessa correcção, são
assinaladas quer as opções correctas, quer as alternativas erradas assinaladas pelos alunos.
6.5.5 Química Nuclear – jogos
6.5.5.1 Sopa de letras
Uma vez na página inicial da ―Química Nuclear no ensino secundário‖, por selecção da
opção ―jogos‖ e de novo da opção ―sopa de letras‖, chega-se a uma página onde surge, de imediato,
uma nota indicando qual o objectivo do jogo.
Mestrado em Química para o ensino
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Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Figura 6.9 – ―Balão‖ indicativo do objectivo do jogo
Clicando em ―jogar‖ seguido de ―continuar‖ surge a ―Sopa de letras‖. Aqui, o aluno tem que
localizar cada um dos termos que surgem no lado direito do ecrã e ir clicando em cima de cada letra
que constitui o termo encontrado, tal como se ilustra na seguinte figura:
Figura 6.10 – Aspecto da Sopa de Letras
Mestrado em Química para o ensino
100
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
6.5.5.2 Jogo dos pares
Uma vez na página inicial da ―Química Nuclear no ensino secundário‖, por selecção da
opção ―jogos‖ e de novo da opção ―jogo dos pares‖, chega-se a uma página onde surge, de
imediato, uma nota indicando qual o objectivo do jogo.
Figura 6.11 – Página indicativa do objectivo do jogo
Clicando em ―continuar‖ seguido de ―novo jogo‖ e seguido, novamente, de ―continuar‖ surge
o quadro do jogo, cujo objectivo é descobrir o par de cada elemento representado.
As figuras utilizadas neste jogo forma retiradas da fonte bibliográfica Meireles, 2006.
Seleccionando dois elementos que formam um par, surge no lado direito do ecrã a indicação
de resposta correcta.
Mestrado em Química para o ensino
101
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Figura 6.12 – Aspecto do jogo da descoberta dos pares
Enquanto o aluno joga, surge sempre na parte superior do ecrã o número de respostas
correctas, o tempo total de jogo, bem como o tempo de penalização, caso o aluno erre algum dos
pares.
Depois de terminar o primeiro quadro de elementos, clica-se em continuar. Surge, assim, o
segundo quadro do jogo.
Figura 6.13 – Segundo quadro do jogo da descoberta dos pares
Por cada resposta errada o jogador obtém, 3 segundo de penalização.
Mestrado em Química para o ensino
102
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
6.5.5.3 Adivinhas sobre Química Nuclear
Uma vez na página inicial da ―Química Nuclear no ensino secundário‖, por selecção da
opção ―jogos‖ e de novo da opção ―adivinhas‖, chega-se a uma página onde surge, de imediato, uma
nota indicando qual o objectivo do jogo, que nesta caso é descobrir a resposta correcta para cada
uma das adivinhas.
Figura 6.14 – Aspecto da página inicial das Adivinhas
Clicando em ―continuar‖ seguido de ―novo jogo‖, surge a adivinha pelo que o aluno deve
clicar em cima da imagem correspondente à resposta correcta.
Mestrado em Química para o ensino
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Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Figura 6.15 – Quadro de jogo
Ao clicar na imagem correcta, o computador evidencia o facto. Por cada resposta errada, o
jogador obtém uma penalização de 20 segundos.
6.5.5.4 Crucigrama
Uma vez na página inicial da ―Química Nuclear no ensino secundário‖, por selecção da
opção ―jogos‖ e de novo da opção ―crucigrama‖, chega-se a uma encontrar no quadro todas as
palavras ocultas.
Clicando em ―jogar‖ seguido de ―continuar‖, surge o quadro principal. Aqui, o aluno clica
numa das linhas horizontais e surge no lado direito do ecrã uma frase relativa ao termo
correspondente. De seguida, o jogador deve escrever o termo nas quadrículas correspondentes.
Mestrado em Química para o ensino
104
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Figura 6.16 – Aspecto da sub-área Crucigrama
Após o preenchimento de todo o crucigrama, surge uma indicação do número de respostas
correctas, bem como do tempo total de jogo.
Figura 6.17 – Indicação do número de respostas correctas e do tempo total de jogo
Mestrado em Química para o ensino
105
Desenvolvimento de recursos digitais e materiais auxiliares para o ensino da Química Nuclear
_____________________________________________________________________________
7. Estudo (piloto) do impacto dos recursos organizados e
desenvolvidos
7.1 A técnica da entrevista
De modo a estudar o impacto dos recursos digitais e dos materiais auxiliares desenvolvidos,
foi escolhido o método de inquérito por entrevista, recorrendo a um conjunto de professores de
Química do 12º ano de escolaridade.
Embora nem todos os projectos de pesquisa utilizem a entrevista como instrumento de recolha
e avaliação de dados, este é muito importante na pesquisa científica, especialmente nas ciências da
educação.
Não existe um método-padrão para se formular uma entrevista. Porém, existem algumas
recomendações, bem como factores a ter em conta relativamente a essa importante tarefa num
processo de pesquisa.
Constituindo a entrevista um método de recolha de informações, deve, antes de mais,
apresentar necessariamente um carácter multilateral. Ou seja, através de entrevistas chamadas de
diacrónicas: efectuadas junto da mesma pessoa em momentos diferentes, e cuja evolução das
informações é comparada no tempo.
No caso dos inquéritos realizados por entrevista o investigador está sempre presente.
7.1.1 Tipos de entrevista
De acordo com as múltiplas situações em que podem ocorrer, as entrevistas assumem
diversos formatos de modo a adequar-se convenientemente às contingências do ambiente e aos
objectivos que o investigador se propõe atingir (Carmo e Ferreira, 1998).
Assim, Madeleine Grawitz propôs uma tipologia quanto a estrutura e estratégia de uma
entrevista.
De acordo com a autora, temos:
Mestrado em Química para o ensino
121
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
1.
Entrevistas dominantemente informais
a)
Entrevista clínica
b)
Entrevista em profundidade
2.
Entrevistas mistas
a)
Entrevista livre
b)
Entrevista centrada
3.
Entrevistas dominantemente formais
a)
Entrevistas com perguntas abertas
b)
Entrevistas com perguntas fechadas
As entrevistas tipo 1a e 1b são, normalmente, utilizadas em contextos terapêuticos e de
aconselhamento vocacional, caracterizando-se por um grande grau de liberdade dada ao
entrevistado e na grande profundidade de informações e temas partilhados.
Num grau intermédio de informalidade, encontram-se a entrevista livre e a entrevista centrada.
Ambas são características dos estudos exploratórios, diferindo entre si pelo nível de estruturação em
torno das temáticas específicas que são tratadas. (Carmo e Ferreira, 1998).
Finalmente, características dominantemente formais, têm as entrevistas estruturadas com
perguntas abertas (grande grau de liberdade) ou fechadas (feitas a grandes populações, grau de
liberdade e profundidade reduzidos).
Resumidamente, podemos ter as entrevistas referidas na tabela 7.1, e segundo Grawitz:
Clínica

Liberdade quase ou total do
entrevistado

Abundância e profundidade de
informação partilhada
Dominantemente
Informais
Em profundidade

Grande grau de liberdade no
diálogo

Grande profundidade na forma
Mestrado em Química para o ensino
107
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
de abordagem temática por parte do
entrevistado
Mistas
Livre

Pouco estruturada
Centrada

Bem estruturada em torno de
uma temática específica
Aberta
Dominantemente
Formais

Utiliza questões abertas

Proporciona respostas de maior
profundidade
Fechada

Utiliza questões fechadas

Grau
de
liberdade
muito
reduzido

Permite
a
verificação
de
hipóteses
Tabela 7.1 – Tipos de entrevista e suas principais características
7.1.2 Aspectos a ter em conta na utilização da técnica da entrevista
Independentemente do tipo de entrevista a realizar, a experiência resultante do trabalho de
campo aconselha a adopção de um conjunto de padrões de actuação que se tornam habituais, e
devem ser tidos em conta antes, durante e depois da entrevista (Tabela 7.2, Carmo e Ferreira,
1998).
Mestrado em Química para o ensino
108
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Antes
Durante

Definir o objectivo

Construir o guia de entrevista

Escolher os entrevistados

Preparar as pessoas a serem entrevistadas

Marcar a data, a hora e o local

Preparar os entrevistadores (formação técnica)

Explicar quem somos e o que queremos

Obter e manter a confiança

Saber escutar

Dar tempo para ―aquecer‖ a relação

Manter o controlo com diplomacia

Utilizar perguntas de aquecimento (liberdade de
expressão do entrevistado) e focagem (obter informação
pretendida)
Depois

Enquadrar as perguntas melindrosas

Evitar perguntas indutoras

Registar as observações sobre o comportamento
do entrevistado

Registar as observações sobre o ambiente em
que decorreu a entrevista
Tabela 7.2 – Aspectos a ter em conta na utilização da técnica da entrevista (Carmo e Ferreira, 1998)
Mestrado em Química para o ensino
109
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
7.2 Descrição do estudo
7.2.1 Instrumento de recolha dos dados
Como método de recolha e de avaliação dos dados, optou-se por utilizar a técnica da
entrevista, como já referido.
Para tornar possível esta investigação, contou-se com o apoio e disponibilidade de oito
professores de Química do 12º ano de escolaridade (consultar caracterização da amostra no ponto
7.2.2), os quais foram entrevistados após a exploração da página elaborada disponível em
http://nautilus.fis.uc.pt/cec/teses/lucia/qnes/index.html.
As entrevistas foram realizadas via telefone ou e-mail pela investigadora, de acordo com um
guião previamente elaborado (Anexo VI) e foram registadas através de meio electrónico, sendo
posteriormente transcritas (Anexo VII). Esses registos escritos foram submetidos a uma análise de
conteúdo, que se quis acima de tudo simples e prudente (ver ponto 7.2.2).
Com estas entrevistas pretendia-se verificar vários aspectos:
Investigar em que medida a utilização do recurso digital sobre química nuclear poderá
contribuir, na opinião dos professores, para uma melhor abordagem do tema no
ensino das disciplinas de Física e Química A e Química, do 10º e 12º anos de
escolaridade, respectivamente;
Procurar aspectos que possam suscitar dúvidas ou dificuldades para os alunos;
Obter opiniões e sugestões dos entrevistados para aperfeiçoamento deste recurso
digital.
Mestrado em Química para o ensino
110
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
7.2.2 Caracterização da amostra
O material foi alvo de uma leitura flutuante (Bardin, 2004). Este procedimento, profundamente
intuitivo, facilitou a constituição de categorias. O principal mérito das singelas categorizações que
efectuámos consiste em sintetizar as opiniões dos docentes.
A qualidade das categorias que elaborámos, dada a reduzida dimensão do corpus, facilmente
será escrutinada1.
Participantes
A nossa amostra é constituída por 8 docentes da área da Química (7 docentes do sexo feminino
e 1 do sexo masculino), cujas idades repartimos em dois grupos (5 docentes tinham entre 25 e 31
anos – média 27,8 anos – e 3 docentes tinham entre 51 e 58 anos – média 55 anos).
No que diz respeito ao estabelecimento de ensino, 4 docentes leccionavam em escolas
secundárias (dois dos quais na mesma escola), 2 em colégios e 1 num centro de formação
profissional (um docente recusou indicar o estabelecimento em que leccionava).
Como seria de esperar, os docentes do grupo etário mais velho têm mais anos de serviço (igual
ou superior a 19 anos, embora não tenhamos esta informação sobre um deles) e possuem um
estatuto profissional superior (de facto, apenas um docente do grupo etário mais jovem integra o
Quadro de Nomeação Definitiva e, por sinal, trata-se do mais velho entre eles).
Durante o seu curso universitário, apenas 2 docentes afirmam terem recebido ―alguma‖
formação na área da Química Nuclear. Da nossa amostra, 5 docentes nunca leccionaram o tema de
Química Nuclear, mas na eventualidade de o terem de fazer, 3 sentiam-se preparados, 1 não sabia
e outro admitia que não. Já dentre os 3 que alguma vez leccionaram o tema, apenas um considera
que na altura estava preparado.
Todos os docentes consideraram a introdução do tema de Química Nuclear nos novos
programas positiva, à excepção de um (―talvez‖).
Segundo Bardin (2004), um bom sistema de categorias deve cumprir uma série de requisitos: a mútua exclusão, a
homogeneidade, a pertinência, a objectividade e fidelidade e a produtividade.
1
Mestrado em Química para o ensino
111
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Material
Recorremos à entrevista estruturada (Anexo VI), a qual se dividia em três partes fundamentais.
A primeira parte permitir-nos-ia caracterizar convenientemente a nossa amostra.
A segunda parte, estudar a relação do entrevistado com as TIC, nomeadamente no que dizia
respeito, por um lado, à frequência de uso na sala de aula e nível de segurança na utilização e, por
outro lado, aos constrangimentos que o entrevistado lhes associava.
Finalmente, a terceira parte pretendia, essencialmente, recolher a opinião dos docentes sobre
as qualidades e defeitos do recurso multimédia que elaboráramos e que é objecto desta tese.
7.3 Discussão dos resultados
Os 4 professores mais jovens (todos eles na situação de contratados e com menos de 8 anos
de carreira) afirmam utilizar as TIC na sala de aula; já, de entre os mais velhos ou a resposta é mais
prudente (―às vezes‖, ―muito pouco‖) ou categoricamente negativa (ver Quadro nº 1).
Apenas um docente (do grupo etário mais velho), dentre os seis que interrogámos sobre a
segurança com que lidava com as TIC, admite sentir-se ―pouco à vontade‖, enquanto os demais
caracterizam o seu conhecimento como bom, razoável ou, de outra maneira, revelam-se seguros
dos seus conhecimentos.
Só um docente não associou qualquer constrangimento às TIC. Agrupámos em 5 categorias os
constrangimentos referidos pelos docentes, que apresentaremos de seguida, do mais para o menos
mencionado (ver Quadro nº 2): inexistência, escassez ou deficiência do material informático do
estabelecimento (material do estabelecimento); perda de tempo útil com a montagem do
equipamento (dispêndio de tempo); distracção dos alunos (distracção); fraca qualidade e diversidade
do software (software); desconhecimento técnico (desconhecimento).
O desconhecimento é mencionado apenas por um docente do grupo com estatuto profissional
superior e o software por dois docentes do grupo com menor estatuto profissional.
Todos os decentes consideraram os recursos úteis e gostaram deles, se exceptuarmos um
docente que apenas gostou de alguns recursos.
Mestrado em Química para o ensino
112
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Todos os docentes apresentaram pelo menos um ponto forte e apenas metade encontrou
pontos fracos.
Organizámos um conjunto de categorias que agrupam os diversos pontos mencionados pelos
docentes: qualidades pedagógicas; qualidade de concepção e utilização; e qualidade dos recursos.
Conforme podemos constatar no Quadro nº 3, as qualidades mais realçadas pelos professores
são as que se relacionam com a concepção e utilização do recurso, seguidas das qualidades de
certos recursos em particular, e finalmente as qualidades pedagógicas.
No que diz respeito a pontos fracos (ver Quadro nº 4), há duas observações relativas à
introdução, um sobre a eventual monotonia dos recursos e outra sobre a escassez de perguntas no
Quiz. Mais uma vez convirá realçar que apenas um docente do grupo com estatuto profissional
inferior vislumbra pontos fracos, enquanto, pelo contrário, apenas um docente do grupo com estatuto
profissional superior não vislumbra pontos fracos.
Curiosamente, o grupo dos docentes com estatuto profissional superior na sua maioria não
propõe sugestões para melhorar o recurso, mas apenas incita a alterar aquilo que fora criticado. Já o
grupo com estatuto inferior na sua maioria é mais pródigo na sugestão de melhorias do que a
solicitar alterações (ver Quadros nºs 5 e 6).
À excepção de um, os professores com menor estatuto consideram que os todos os contextos
seriam propícios à utilização do recurso; dois realcem o papel do professor enquanto orientador. No
grupo dos professores com maior estatuto, as opiniões diversificam-se: dois consideram que o
recurso deverá ser utilizado preferencialmente em casa pelos alunos, um em todos os contextos e
outro na sala de aula, em grupos (ver Quadro nº 7).
Nunca nenhum docente realizou qualquer experiência de Química Nuclear com os seus alunos.
Apenas um recusaria utilizar um contador G.M., se dispusesse dele, dois não fechariam essa
possibilidade e cinco utilizá-lo-iam. Os professores mais abertos à utilização do contador G.M. são
os que constituem o grupo com menor estatuto.
Mestrado em Química para o ensino
113
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Quadro nº 1
A utilização das TIC na sala de aula de acordo com o estatuto profissional do docente
Estatuto inferior
(n=4)
4
0
0
Utiliza
Não utiliza
Utiliza ―às vezes‖
Estatuto superior
(n=4)
0
2
2
Quadro nº 2
Constrangimentos associados às TIC de acordo com o estatuto profissional do docente
Material estabelecimento
Dispêndio de
Constrangimentos
tempo
pedagógicos
Distracção
Software
Desconhecimento
Estatuto inferior
(n=4)
3
Estatuto superior
(n=3)
2
1
1
1
2
0
1
0
1
Quadro nº 3
Pontos fortes dos recursos de acordo com o estatuto profissional do docente
Pontos fortes pedagógicos
Concepção e utilização
Recursos
Estatuto inferior
(n=4)
Os alunos avaliarem o seu
conhecimento
Tema bastante actual
Motivação e interesse dos
alunos
Simples, fácil percepção, boa
organização
Simples, diversidade de
tarefas
Interactivo, simples, acessível
Webquest, jogos
Mestrado em Química para o ensino
Estatuto superior
(n=4)
Objectivos e concisos
Acessível
Hipertexto, jogos
Webquest
114
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Quadro nº 4
Pontos fracos dos recursos de acordo com o estatuto profissional do docente *
Estatuto inferior
(n=1)
Introduzir mais questões no Quiz
Estatuto superior
(n=3)
Introdução demasiado sucinta
Na introdução só haver referências a reacções
de fusão nuclear
Um pouco repetitivos
* Esta questão não foi colocada a um docente do grupo com estatuto inferior.
Quadro nº 5
Alterações nos recursos de acordo com o estatuto profissional do docente
Estatuto inferior
(n=1)
Vídeo
Estatuto superior
(n=3)
Vídeos/simulações
Introdução
Introdução
Quadro nº 6
Melhorias nos recursos de acordo com o estatuto profissional do docente
Estatuto inferior
(n=3)
Vídeos/simulações
Aplicações de Química Nuclear
Mais questões no Quiz
Estatuto superior
(n=1)
Diversidade, vídeos, simulações
Mestrado em Química para o ensino
115
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
Quadro nº 7
Contexto preferencial para utilização dos recursos de acordo com o estatuto profissional do
docente
Estatuto inferior
(n=4)
Em casa, pelos alunos
Na aula, em grupos
Em aula centrada
Em casa e em aula centrada
Em todos os contextos
1
3
Mestrado em Química para o ensino
Estatuto superior
(n=4)
2
1
1
116
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
8. Conclusões
8.1 Síntese dos principais dados do estudo
Pretendeu-se, com a organização e avaliação destes recursos e materiais auxiliares, promover
não só a motivação dos alunos, bem como o sucesso da disciplina.
Retomemos a nossa hipótese de investigação:
a)
A realização de experiências e a utilização de alguns recursos digitais e materiais
auxiliares constituem ferramentas úteis e motivantes para os alunos e professores,
na aprendizagem e compreensão dos conceitos sobre o tema ―Química Nuclear‖.
b)
Os recursos organizados são importantes para colmatar algumas concepções
alternativas e dificuldades dos alunos sobre os conceitos que envolvem o tema em
questão.
Quer a natureza da nossa investigação, quer a dimensão da nossa amostra nos recomendam
alguma circunspecção na hora de concluir: as nossas inferências são legítimas tão-somente hic et
nunc.
A nossa amostra era, por um lado, quase completamente constituída por docentes do sexo
feminino e, por outro lado, bastante heterogénea no que dizia respeito aos estabelecimentos em que
os docentes leccionavam.
Assim, a divisão da amostra em dois grupos, de acordo com a idade, mas sobretudo, de acordo
com o estatuto profissional, autorizada pelas informações recolhidas, revelou-se muito útil.
Os resultados que obtivemos variam, às vezes na perfeição, consoante a idade, mas sobretudo
consoante o estatuto profissional.
Aqui e agora, podemos constatar que os docentes, embora, em geral, não tenham recebido
formação académica a respeito da Química Nuclear nem tenham ainda leccionado esse tema,
olham-no favoravelmente. Os professores do grupo com maior estatuto profissional são, na verdade,
mais cautelosos no que diz respeito à eventual utilização de um contador G.M. Poderá essa atitude
enquadrar-se num certo padrão de resistência à mudança ou à novidade, que explicaria também, ao
menos parcialmente, os resultados relativamente à utilização das TIC na sala de aula?
Mestrado em Química para o ensino
117
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
A nível da prática pedagógica, são os professores com menor estatuto os mais favoráveis à
introdução das TIC. À primeira vista, por exemplo, há uma relação, entre o estatuto profissional e o
discurso sobre a utilização das TIC em sala de aula. Estaremos perante um efeito de geração?
Se colocássemos a questão sobre a segurança com que lidam com as TIC aos docentes que
afirmaram não as utilizar na sala de aula poderíamos esclarecer talvez um pouco mais esta dúvida:
estarão o desconhecimento ou o receio relacionados com a exclusão das TIC da prática pedagógica
ou este não é fenómeno exclusivo das TIC? A questão sobre os constrangimentos associados às
TIC não é suficiente para responder a esta interrogação.
A inexistência ou deficiência do material informático continua a ser o obstáculo mais
mencionado pelos docentes, mas há duas observações particularmente pertinentes a que convém
prestar atenção.
Por um lado, a escassez ou pouca diversidade dos recursos na área da Química e por outro
alguns indícios de dificuldades na integração das TIC na prática pedagógica.
A nossa tese, em certa medida, combate estes dois problemas: em primeiro lugar, oferece mais
um recurso multimédia na área da Química Nuclear; em segundo lugar, o recurso foi produzido com
claras intenções pedagógicas: há um enquadramento que permite guiar os utilizadores quer sejam
alunos quer sejam professores.
De maneira geral, o recurso que apresentámos aos docentes foi avaliado positivamente e com
um certo entusiasmo. O grupo com estatuto superior é mais crítico em relação ao recurso
multimédia. Os pontos fortes realçados superam as críticas efectuadas. Podemos por isso assumir
que o recurso está suficientemente bem elaborado e sólido, mas que poderá beneficiar das
sugestões dadas pelos docentes, nomeadamente no que diz respeito à introdução de
vídeos/simulações e à introdução.
Qual o contexto preferencial para a utilização deste recurso? Parece-nos, uma vez que as
respostas recebidas variam consoante o grupo de onde partem, que dependerá mais do professor
do que propriamente do recurso a pertinência da sua utilização num ou noutro contexto.
As TIC têm ainda um longo caminho a percorrer. Há certos obstáculos físicos evidentes, mas há
também uma certa resistência que nos leva a pensar o que tem sido feito para que à medida que
surgem os recursos sejam utilizados. Não terão sido os professores votados ao abandono no que diz
respeito à utilização das TIC?
Mestrado em Química para o ensino
118
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
8.2 Auto-crítica, reformulação e projectos para o futuro
Reflectindo sobre este trabalho é com satisfação que, chegando ao fim, se sente que foi uma
experiência muito enriquecedora e agradável e que se cumpriram os principais objectivos
inicialmente propostos. Contudo, existem ainda aspectos a melhorar que dão a possibilidade de
continuar a desenvolver o trabalho no futuro.
Reconhece-se que em termos de técnica de construção de páginas web em linguagem html e
usabilidade, o site poderia estar muito mais completo e haveria muito mais a explorar. Assim, impõese, neste momento, a síntese dos pontos principais que necessitam ser aperfeiçoados.
Como projecto futuro mais próximo conta-se com a optimização do hipertexto, incluindo mais
hiperligações a um maior número de conceitos relativos à Q.N. Ainda, como projecto a realizar a
curto prazo e de forma continuada, a alimentação do ―MOCHO‖ com mais e melhores endereços
relacionado com a Q.N.
Posteriormente, o autor gostaria de melhorar substancialmente os recursos, não só incluindo
mais jogos, como por exemplo, palavras cruzadas, jogos das coisas, mas também melhorando e
alargando os já existentes. Uma melhoria efectiva será, também, a da qualidade das imagens
utilizadas nos diferentes jogos.
A autora pretende também elaborar uma simulação virtual sobre o tema, para assim completar
o ciclo inicial de desenvolvimento de recursos digitais no apoio à Q.N.
Procurar-se-á, ainda, elaborar um guião para um laboratório de acesso remoto para possível
construção, com base nas experiências efectuadas com o contador Geiger-Muller.
A investigadora propõe-se, ainda, a retomar as experiências iniciais, recorrendo a novas
amostras radioactivas e, talvez, a um contador Geiger-Muller diferente, de modo a optimizar,
explorar e realizar novas experiências com estes recursos.
Quanto ao design da página, pensa-se que o aspecto visual é agradável ao utilizador, o menu
de navegação é bastante explícito e as acções pretendidas podem ser executadas sem dificuldade.
Um estudo do protótipo com alunos em contexto educativo fará todo o sentido, pois poderá conduzir
a resultados mais fiáveis.
Devido às limitações nas conclusões e generalizações inerentes ao estudo (o reduzido
número de professores entrevistados, a não aleatoriedade da amostra, o efeito novidade, o efeito
investigador, a ausência de uma avaliação do recurso multimédia junto dos alunos, etc.) não se
Mestrado em Química para o ensino
119
Recursos experimentais e materiais auxiliares digitais para o ensino da Química Nuclear: desenvolvimento, organização e avaliação
poderá tomar os resultados obtidos para além de um simples indicador positivo a favor da hipótese
de que o uso do recurso em causa contribui para uma melhor abordagem do tema em questão.
Assim, pensa-se que o recurso digital, com as reformulações referidas, poder-se-á tornar
mais atractivo e motivador para os alunos, levando-os a uma compreensão mais profunda dos
conceitos químicos abordados.
Para além de uma investigação qualitativa poder-se-á proceder também a uma investigação
quantitativa do grau de impacto dos recursos no processo educativo.
Seria interessante igualmente avaliar de forma mais efectiva, junto dos próprios alunos, o
impacto dos recursos desenvolvidos.
A realização deste trabalho foi extremamente produtiva enriquecendo a carreira profissional e
ao mesmo tempo a pessoal. A investigadora assume que continuará a contribuir para a integração
das TIC no ensino.
O ensino da Química é de si fascinante, mas com o auxílio da TIC, e recursos digitais em
particular, pode ser ainda mais entusiasmante para alunos e professores.
Mestrado em Química para o ensino
120
Desenvolvimento de recursos digitais e materiais auxiliares para o ensino da Química Nuclear
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NUNES,
C.
(2004).
A
avaliação
como
regulação
do
processo
de
ensino-aprendizagem da matemática - Um estudo com alunos do 3º ciclo do ensino básico. Tese
de Mestrado em Didáctica da Matemática, Universidade de Évora. [on-line] [consulta em 22-012007] Disponível em: http://ia.fc.ul.pt/textos/cnunes/
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Desenvolvimento de recursos digitais e materiais auxiliares para o ensino da Química Nuclear
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Mestrado em Química para o ensino
127
Desenvolvimento de recursos digitais e materiais auxiliares para o ensino da Química Nuclear
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Mestrado em Química para o ensino
127
Desenvolvimento de recursos digitais e materiais auxiliares para o ensino da Química Nuclear
_____________________________________________________________________________
10. Anexos
Mestrado em Química para o ensino
127
Desenvolvimento de recursos digitais e materiais auxiliares para o ensino da Química Nuclear
_____________________________________________________________________________
Índice
Agradecimentos
I
Lista de Abreviaturas
II
Resumo
III
Abstract
IV
Índice de figuras
V
Índice de gráficos
VII
Índice de tabelas
VIII
Índice de esquemas
IX
1. Introdução .................................................................................................................... 1
2. Aprendizagem do tema ―Química Nuclear‖ em alunos do ensino secundário.......................... 5
2.1 Concepções alternativas e obstáculos à aprendizagem do tema Química Nuclear ............ 5
2.2 A Química Nuclear nos actuais curricula do ensino secundário ...................................... 7
2.2.1 A Q.N. no actual programa da disciplina de Física e Química A ............................... 7
2.2.2 A Química Nuclear no actual programa de Química do 12º ano ............................. 11
3. Algumas notas sobre Química Nuclear ........................................................................... 14
3.1 O núcleo atómico ................................................................................................... 14
3.1.1 Composição e isótopos .................................................................................... 14
3.1.2 Propriedades nucleares .................................................................................... 16
3.2 Processos de decaimento radioactivo ....................................................................... 21
3.2.1 Decaimento α ................................................................................................. 24
3.2.2 Decaimento β ................................................................................................. 26
3.2.3 Decaimento γ .................................................................................................. 29
3.3 Interacção da radiação com a matéria ...................................................................... 31
3.3.1 Partículas α .................................................................................................... 32
3.3.2 Partículas β .................................................................................................... 32
3.3.3 Partículas γ .................................................................................................... 33
4. Algumas experiências com o contador Geiger-Muller........................................................ 37
4.1 O contador Geiger-Muller ........................................................................................ 37
4.2 Cuidados a ter no uso de substâncias radioactivas ..................................................... 38
4.3 Planeamento do laboratório ..................................................................................... 39
4.4 Doses de radiação. Unidades .................................................................................. 40
4.5 Execuções experimentais desenvolvidas ................................................................... 42
4.5.1 Sistema de detecção e contagem SPECTECH ST – 350 ...................................... 42
4.5.2 Experiências desenvolvidas .............................................................................. 44
5. Organização de alguns recursos digitais sobre química nuclear disponíveis na Internet e úteis
no ensino secundário....................................................................................................... 62
5.1 Vantagens da organização comentada de sítios de Internet na Sociedade de Informação 62
5.2 Organização de recursos e comentários no portal Mocho ............................................ 64
5.3 O caso particular dos laboratórios virtuais e de acesso remoto ..................................... 75
5.3.1 Potencialidades pedagógicas da utilização.......................................................... 75
5.3.2 Dificuldades/constrangimentos da aplicação pedagógica de um laboratório virtual ou
de acesso remoto .................................................................................................... 77
Mestrado em Química para o ensino
127
Desenvolvimento de recursos digitais e materiais auxiliares para o ensino da Química Nuclear
_____________________________________________________________________________
5.3.3 Laboratórios virtuais de Química Nuclear na Internet ............................................ 78
6. Criação de ferramentas didácticas complementares para potenciar pedagogicamente os
recursos digitais .............................................................................................................. 79
6.1 Webquest ............................................................................................................. 79
6.2 Hipertextos ........................................................................................................... 84
6.3 Roteiro de exploração de uma simulação pré-existente ............................................... 87
6.4 Alguns jogos lúdicos com mediação computacional em química nuclear ........................ 89
6.5 Descrição dos recursos desenvolvidos ...................................................................... 92
6.5.1 ―Química Nuclear‖ - Hipertexto .......................................................................... 93
6.5.2 ―Energia Nuclear: solução ou problema?‖ – WebQuest ......................................... 94
6.5.3 Laboratório virtual ―principles of radiochemistry‖ – roteiro de exploração ................. 95
6.5.4 Química Nuclear – quizzes ............................................................................... 96
6.5.5 Química Nuclear – jogos .................................................................................. 99
7. Estudo (piloto) do impacto dos recursos organizados e desenvolvidos .............................. 106
7.1 A técnica da entrevista.......................................................................................... 106
7.1.1 Tipos de entrevista ........................................................................................ 106
7.1.2 Aspectos a ter em conta na utilização da técnica da entrevista ............................ 108
7.2 Descrição do estudo ............................................................................................. 110
7.2.1 Instrumento de recolha dos dados ................................................................... 110
7.2.2 Caracterização da amostra ............................................................................. 111
7.3 Discussão dos resultados ..................................................................................... 112
8. Conclusões............................................................................................................... 117
8.1 Síntese dos principais dados do estudo .................................................................. 117
8.2 Auto-crítica, reformulação e projectos para o futuro .................................................. 119
9. Bibliografia ............................................................................................................... 100
10. Anexos ................................................................................................................... 107
Mestrado em Química para o ensino
127
______________________________________________________________________
ANEXO I
______________________________________________________________________
Fontes radioactivas utilizadas
Fontes Radioactivas
Radionuclido
Período de
Radiação (*)
semidesintegração
Cobalto–60 (60Co)
1 µCi = 3,7x104 Bq
β: Emáx. = 318 keV (99,92%)
5,27 anos
γ: E = 1173 keV (99,89%)
γ2: E = 1332 keV (99,98%)
Estrôncio-90 (90Sr)
0,1 µCi = 3,7x103 Bq
β1(90Sr): Emáx. = 546 keV (100%)
28,6 anos
β2(90Y): Emáx. = 2284 keV (99,98%)
138 dias
α: E = 5304 keV (100%)
Polónio-210 (210Po)
0,1 µCi = 3,7x103 Bq
(*) Significado dos símbolos:
α = radiação alfa
β = radiação beta
γ = radiação gama
E = energia da radiação
Emáx.= energia máxima da radiação beta
1 keV = 103 electrão-volt = 1,60x10-16 joule
(…%) = intensidade (probabilidade de emissão da radiação considerada em consequência das
desintegrações que ocorrem na fonte radioactiva)
(Salgado e Martinho, 1997)
______________________________________________________________________
ANEXO II
______________________________________________________________________
Espessuras das placas absorventes
Placas Absorventes
Calibradas em espessura
Material
Espessura
mg/cm2
“
mm
Alumínio
4,5
0,0007
0,0178
Alumínio
6,5
0,001
0,0254
“Poly”
14,1
0,005
0,127
“Poly”
28,1
0,010
0,254
Plástico
59,1
0,030
0,762
Plástico
102
0,040
1,02
Alumínio
129
0,020
0,508
Alumínio
161
0,025
0,635
Alumínio
206
0,032
0,813
Alumínio
258
0,040
1,02
Alumínio
328
0,050
1,27
Alumínio
419
0,063
1,60
Alumínio
516
0,080
2,03
Alumínio
590
0,090
2,29
Alumínio
645
0,100
2,54
Alumínio
849
0,125
3,18
Chumbo
1230
0,032
0,813
Chumbo
1890
0,064
1,62
Chumbo
3632
0,125
3,18
Chumbo
7435
0,250
6,35
(Salgado e Martinho, 1997)
______________________________________________________________________
ANEXO III
______________________________________________________________________
Tempo morto do detector
Factor de correcção de tempo morto para valores do tempo
de resolução do detector GM compreendidos entre 200 e
350 µS
(Salgado e Martinho, 1997)
______________________________________________________________________
ANEXO IV
______________________________________________________________________
WebQuest
Energia nuclear: solução ou problema?
Uma aventura na Web
Em 1942, Enrico Fermi conseguiu pôr em marcha o primeiro reactor nuclear. Desde então a
energia nuclear tem sido olhada das mais diversas formas. Parece tratar-se de uma energia
limpa, barata e sem riscos. No entanto, o tempo revelou-nos alguns desastres como: Chernobyl,
Sellafield, Three Mile Island, e problemas tão graves como os resíduos e as armas nucleares.
Esta Aventura na Web torna-te num profissional com responsabilidades e que tem de dar
resposta a questões relacionadas com a Energia Nuclear. O que é a energia nuclear? Qual a sua
origem? Será ela um bom passo para a resolução da crise energética mundial? Qual o impacto
da Energia Nuclear nos seres vivos? São algumas das questões a que deves tentar responder.
Destinatários
Esta Aventura na Web destina-se a alunos da disciplina de Física e Química A do ensino
secundário.
A Tarefa
Tens uma missão a cumprir! O mundo sofre de uma grave crise energética e é urgente tomar
consciência deste problema e tentar rapidamente encontrar soluções. Uma dessas soluções
poderá ser a utilização da energia nuclear. No entanto para um mesmo problema existem pontos
de vista diferentes.
O desafio que te é lançado é o de optares por uma das profissões abaixo mencionadas e que
assumas o papel de um verdadeiro profissional que tem de responder a questões muito
concretas e descobrires se a Energia Nuclear será, ou não, um bom passo para o futuro do
nosso Planeta.
Propomos-te que a pesquisa seja feita recorrendo à Internet visitando os sites/endereços
propostos.
Processo
1. Antes de escolheres a tua profissão, deves saber o que é a energia nuclear e reflectir
um pouco sobre esta problemática. Em seguida, deves analisar as questões que são
colocadas.
2. Deves definir a tua estratégia de pesquisa e só em seguida consultar os sites/endereços
fornecidos. Deves procurar ser objectivo, selectivo e criterioso na tua pesquisa para
responder às questões que te são formuladas, tendo em conta o papel que estás a
desempenhar.
3. Escolhe a tua profissão:
Engenheiro Químico/Físico
Ambientalista
Economista/Político
Agora, estás pronto para começar…
Aqui tens as questões a que deves dar resposta!!
Engenheiro Químico
De onde provém a energia nuclear?
Onde é produzida a energia nuclear?
Que tipo de reacções estão envolvidas neste tipo de energia?
O que é a radioactividade?
Economista/Político
A nível económico, será bom optar pela energia nuclear, como solução
energética para o nosso país?
És um político, eleito pelo povo e com funções de governação. Como
pensas conciliar o que é certo, do ponto de vista ético e moral, com o
que é popular?
Ambientalista
Existe algum risco para o meio ambiente que advenha da energia nuclear?
Quais os efeitos da radioactividade nos seres vivos?
Fontes de pesquisa / Recursos
Energia nuclear e o meio ambiente: http://energianuclear.naturlink.pt/indice.htm
O que é a energia nuclear?: http://www.cfn.ist.utl.pt/pt/consultorio/listA.html
Energia nuclear: http://energianuclear.fdp.com.br/
O problema energético: http://elektron.no.sapo.pt/energia.htm
MOCHO: http://www.mocho.pt/Ciencias/Quimica/cienciaquimicaquimica_nuclear/
Nuclear energy – fission and fusion: http://www.energyquest.ca.gov/story/chapter13.html
Avaliação
Estado crítico
Estável
Não participou das discussões Participou
iniciais.
moderadamente
Saudável
das Participou com empenho em todo
discussões.
Entrega de material no tempo
Não apresentou pesquisa.
previsto mas com pouca riqueza de
informação.
Pouca criatividade na produção.
Boa elaboração e apresentação de
soluções não definitivas.
processo: leitura e discussão.
Respeita o prazo previsto, com
material rico em informação.
Óptima
criatividade,
consistentes
e
soluções
de
possível
aplicação.
Conclusão
Chegaste ao fim desta WebQuest com sucesso!
Este trabalho contribuiu para influenciar o teu ponto de vista sobre a energia nuclear? Como?
Agora que terminaste o teu trabalho de pesquisa que atitudes de prevenção, como cidadão do
mundo, pensas tomar para contribuir para a minimização da crise energética que se vive
actualmente? Que previsões podes fazer para o futuro?
Bibliografia
CARVALHO, A., A., A. (2007). WebQuest: um desafio aos professores para os alunos.
Universidade do Minho
PIRES, L. S. A. Recursos digitais para o ensino da Química. Tese de Mestrado em Química para
o Ensino. Faculdade de Ciências. Universidade do Porto.
______________________________________________________________________
ANEXO V
______________________________________________________________________
Roteiro de exploração
Roteiro de exploração
LABORATÓRIO VIRTUAL “PRINCIPLES OF RADIOCHEMISTRY”
Aplicação multimédia
Site disponível na Web, designado “Principles of Radiochemistry”, situado no
endereço:
http://www.chem.binghamton.edu/ilc/labs/radiochem/sims/radioChem_main.html
Objectivos:
Compreender como se processa a detecção da radiação através de um contador
Geiger-Muller;
Verificar que em qualquer lugar existe radiação de fundo;
Conhecer algumas regras de segurança na utilização de materiais radioactivos;
Compreender o funcionamento de um contador Geiger-Muller;
Relacionar a intensidade da radiação com a distância ao detector;
Determinar o período de semi vida de radioisótopos de vida curta.
Como explorar o site?
1 - Quando se acede à página, surgem quatro tópicos, antes das experiências
propriamente ditas, os quais podem ser “visitados” por quem realiza as experiências e
que se revelam ser úteis numa prévia leitura:
a) Introduction
b) Radiation safety
c) Radiation detection
d) General instrument procedures.
Figura 1 -
Página de apresentação do laboratório “Principles of
radiochemistry”
2 - Ao iniciar em “Introduction”, surge uma página com uma pequena
introdução sobre materiais radioactivos, bem como uma pequena descrição dobre as
experiências a realizar.
3 - Continuando com a seta
surgem alguns tópicos e regras sobre a
segurança laboratorial a ter na utilização de materiais radioactivos.
4 - Avançando de novo na seta
surge uma descrição sobre o contador
Geiger-Muller, o qual será utilizado nas experiências.
5 - Aqui, a pessoa a realizar a experiência, pode visualizar, ainda, uma animação
do contador, clicando em
.
6 - Seguindo na mesma seta, surge uma pequena descrição sobre cada botão
constituinte do contador Geiger a ser utilizado.
7 - Avançando em
, inicia-se a experiência “Determination of background
radiation”. Aqui, aparecem várias questões de escolha múltipla sobre precauções de
segurança requeridas, bem como o protocolo da experiência. Após dar todas as
respostas correctas, continua-se para a realização da experiência em “Go to
experiment”: surge um quadro, onde se deve clicar em
para iniciar a
experiência, abrindo a janela Java.
8 - Quando se inicia a experiência virtual, surge uma imagem do contador.
Figura 2 - Ambiente de trabalho da experiência “Determination of background
radiation”.
9 - Para iniciar a experiência, deve-se clicar nos botões do contador,
seguindo a sequência:
1º Power
2º Test
3º Count – iniciam-se as contagens, e ao fim de 1 minuto ouve-se um sinal sonoro
4º Reset – anota-se o valor obtido
5º Repete-se os passos 1,2,3 e 4 (pelo menos durante 5 minutos)
Questão 1: Qual é a actividade média de fundo? O que é que ela
representa?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
Questão 2: Será que esta actividade deve ser tida em conta nas
seguintes experiências?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
10 - Avançando, surge a segunda experiência, “ Determination of effect of
distance on intensity of radiation”, com uma questão, o protocolo e ainda uma breve
explicação sobre o tratamento de resultados que deverá ser efectuado.
Figura 3 - Página da experiência “Determination of effect of distance on intensity of
radiation”
11 - Após resposta correcta à questão, pode avançar-se em “Go to experiment”:
surge um quadro, onde se deve clicar em
para iniciar a experiência,
abrindo a janela Java.
Figura 4 - Ambiente de trabalho da experiência “ Determination of effect of distance on
intensity of radiation”
12 - Para prosseguir, deve clicar-se nos seguintes botões do contador:
1º Power
2ºTest
3º Definir distância: 1 cm
4º Count – anota-se o valor após sinal sonoro
5º Repetem-se os passos 1, 2, 3 e 4.
Questão 3: Qual é o efeito da distância da amostra ao detector na
intensidade da radiação?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
13 - Avançando em
, surge a página da terceira experiência, “Half-life of
short-lived radioisotope”, com uma descrição sobre os radioisótopos a utilizar e o
protocolo da actividade. Neste, a pessoa que está a realizar a experiência, tem a
possibilidade de visualizar três vídeos, clicando em:
14 - Para prosseguir, clica-se de novo em “Go to experiment”: surge um quadro,
onde se deve clicar em
para iniciar a experiência, abrindo a janela Java.
Figura 5 - Ambiente de trabalho da experiência “Half-life of short-lived
radioisotope”
15 - Para realizar esta experiência, deve-se clicar em:
1º Power
2º Test
3º Prepare new sample: inicia-se a contagem do tempo
4º Count: anotar o valor da contagem após ouvir um sinal sonoro
5º Aguardar um minuto (ver no relógio)
6º Iniciar nova contagem
7º Repetir os passos cerca de 6-10 vezes
16 - De seguida, volta-se à página da experiência. Nesta surge, ainda, algumas
questões de escolha múltipla. Só depois das respostas correctas se pode avançar em “Go
to result and calculation”.
Questão 4: O que é o tempo de semi-vida de um radioisótopo?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
Questões de pesquisa livre na Internet
1. Quais os cientistas que mais contribuíram para a descoberta da radioactividade?
2. Que tipos de radiação ionizante existe?
3. Quais os efeitos da interacção da radiação com a matéria?
4. Quais os efeitos da radiação no ser humano?
5. O que é a energia nuclear?
6. Que outros tipos do contador, para além do contador Geiger-Muller, nos
permitem detectar radiação?
Para responder a estas questões, podem consultar-se alguns sites.
Além de outros considerados oportunos, sugerem-se os que se encontram no ponto
seguinte.
Sites sobre Química Nuclear:
http://fortran.dec.uc.pt/~miguelc/enuclear.htm
http://www.cfn.ist.utl.pt/pt/consultorio/listA.html
http://profs.ccems.pt/PauloPortugal/CFQ/Fsica_Moderna/FModerna.htm
http://fisica.fc.ul.pt/~mmartins/fatomica/pdf/deteccao.pdf
http://www.naturlink.pt/canais/Artigo.asp?iCanal=29&iSubCanal=3813&i
Artigo=4861&iLingua=1
Aprender mais….
Consulte o site http://nautilus.fis.uc.pt/cec/teses/lucia/qnes/index.html e exploreo para tornar o desafio de compreender os conceitos associados à Química Nuclear
ainda mais motivante. Nele poderá encontrar vários jogos: “Jogo das Adivinhas”,
“Crucigramas”, “WebQuest”, “Sopa de Letras” e “Jogo dos Pares”.
Bom Trabalho!!!
______________________________________________________________________
ANEXO VI
______________________________________________________________________
Guião da entrevista
Guião da entrevista
Parte I – Identificação do entrevistado
1. Que idade tem? (registar sexo masculino ou feminino)
2. Em que escola se encontra a trabalhar neste momento?
3. Qual é a sua categoria profissional e o seu tempo de serviço?
4. No seu curso universitário recebeu formação académica suficiente para leccionar o
tema “Química Nuclear”?
5. Lecciona ou já leccionou o tema “Química Nuclear”?
6. Se já leccionou, antes de leccionar este tema sentia-se preparado/a para o fazer?
7. Se ainda não leccionou, sente-se preparado/a para o fazer?
8. Considera positiva a introdução, nos novos programas, dos temas de “Química
Nuclear”?
Parte II – Relação do entrevistado com as novas tecnologias de informação e
comunicação
9. Costuma usar Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) nas suas aulas?
10. Se a resposta anterior foi sim, qual o seu grau de “segurança” e “à vontade” no
manuseamento das TIC?
11. Que tipo de constrangimento associa ao uso das TIC, em geral? E da química em
particular?
Parte III – Apreciação do software educativo
12. Considera que estes recursos digitais são uma ferramenta útil na introdução do tema
química nuclear?
13. Gostou dos recursos?
14. Refira pontos fracos e pontos fortes.
15. Achou que era fácil usar o recurso?
16. O que mudava neste recurso?
17. Quer apresentar algumas melhorias a introduzir?
18. Vê estes recursos mais usados em casa pelos alunos, na aula, em grupos, ou em
aula centrada?
19. Já realizou alguma experiência de “Química Nuclear” com os seus alunos?
20. Se tivesse disponível na sua escola um contador G.M., utilizaria e realizaria
actividades nas suas aulas?
______________________________________________________________________
ANEXO VII
______________________________________________________________________
Transcrição das entrevistas
Docente 1
(sexo masculino)
Parte I – Identificação do entrevistado
1. Que idade tem?
Tenho 30 anos.
2. Em que escola se encontra a trabalhar neste momento?
Neste momento lecciono na escola secundária João Gonçalves Zarco em
Matosinhos.
3. Qual é a sua categoria profissional e o seu tempo de serviço?
Sou contratado e o meu tempo de serviço antes da profissionalização é de 365
dias e depois da profissionalização é de 897 dias.
4. No seu curso universitário recebeu formação académica suficiente para leccionar o
tema “Química Nuclear”?
Não, no meu curso, Química ramo Educacional, existia a cadeira de Química
Nuclear mas era opcional e portanto não tive oportunidade, pois não foi uma das minhas
opções!
5. Lecciona ou já leccionou o tema “Química Nuclear”?
Sim, no ano lectivo de 2003/2004 leccionei o décimo ano de escolaridade,
programa novo, e abordei de forma sucinta este tema com os alunos.
6. Se já leccionou, antes de leccionar este tema sentia-se preparado/a para o fazer?
Não, o meu conhecimento na altura resumia-se mais a cultura geral do que
propriamente a conhecimento científico.
7. Se ainda não leccionou, sente-se preparado/a para o fazer?
_________________________________________________________
8. Considera positiva a introdução, nos novos programas, dos temas de “Química
Nuclear”?
Sim, porque é algo que os alunos ouvem no seu dia-a-dia sem, por vezes, terem a
mínima noção do que se trata. Já ouviram falar em energia nuclear, nas várias aplicações
na medicina, etc.
Parte II – Relação do entrevistado com as novas tecnologias de informação e
comunicação
9. Costuma usar Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) nas suas aulas?
Sim, sempre que se torna oportuno utilizo.
10. Se a resposta anterior foi sim, qual o seu grau de “segurança” e “à vontade” no
manuseamento das TIC?
Conhecimento ao nível do utilizador.
11. Que tipo de constrangimento associa ao uso das TIC, em geral? E da química em
particular?
Infelizmente a maioria das escolas, ou pelo menos as escolas onde leccionei,
ainda não estão dotadas de material informático suficiente para que possa ser utilizado na
sala de aula.
Ao nível da química considero que o software existente não tem a qualidade nem a
diversidade que lhe seria exigida. Existe umas animações interessantes mas não passa
disso.
Parte III – Apreciação do software educativo
12. Considera que estes recursos digitais são uma ferramenta útil na introdução do tema
química nuclear?
Sim, aliás este tema apropria-se ao uso dos recursos digitais mas, como disse
anteriormente, tem de haver uma maior diversidade e qualidade nos recursos existentes.
13. Gostou dos recursos?
Do recurso associado a este trabalho? Sim pareceu-me muito interessante porque
aborda o tema de uma forma clara e objectiva. Penso que é um bom recurso de pesquisa e
aplicação do conhecimento para os alunos.
14. Refira pontos fracos e pontos fortes.
Como disse anteriormente a forma como está estruturado é muito interessante.
Gostei particularmente da web-quest e dos jogos porque acho que permite aos
alunos avaliarem o seu conhecimento acerca do tema.
15. Achou que era fácil usar o recurso?
Sim, é linear.
16. Quer apresentar algumas melhorias a introduzir?
Eu confesso que não explorei muito bem o site da ligação externa e por isso
achava interessante explorarem aplicações da química nuclear no dia-a-dia.
17. Vê estes recursos mais usados em casa pelos alunos, na aula, em grupos, ou em
aula centrada?
Na aula em que o professor deverá tem um papel de orientador para os alunos não
dispersarem. Em casa, como considero este tema interessante, acho que haverá uma
grande receptividade por parte dos alunos.
18. Já realizou alguma experiência de “Química Nuclear” com os seus alunos?
Não, o programa de décimo ano aborda este tema com o objectivo dos alunos
perceberem a formação dos elementos e portanto não tive a necessidade de realizar
qualquer experiência mas, também se o tivesse de fazer tal não era possível porque a
escola não tinha material para realizar as experiências.
19.Se tivesse disponível na sua escola um contador G.M., utilizaria e realizaria
actividades nas suas aulas?
A escola onde estou actualmente tem contadores e G.M. e portanto se estivesse a
leccionar química de 12º ou física de 12º claro que utilizaria esses recursos.
Docente 2
(Sexo feminino)
Parte I – Identificação do entrevistado
1. Que idade tem?
Tenho 27 anos.
2. Em que escola se encontra a trabalhar neste momento?
Na Escola secundária professor Dr. Flávio Pinto Resende em Cinfães.
3. Qual é a sua categoria profissional e o seu tempo de serviço?
Contratada, e tempo de serviço de 2 anos com estagio incluído.
4. No seu curso universitário recebeu formação académica suficiente para leccionar o
tema “Química Nuclear”?
No decorrer do curso apenas tivemos algumas noções, apesar de haver uma
disciplina do curso inteiramente dedicada à química nuclear. Esta é opcional e não fez
parte da minha escolha.
5. Lecciona ou já leccionou o tema “Química Nuclear”?
Ainda não leccionei porque esse tema é abordado com mais profundidade no 10º e
12º ano e durante o tempo que dei aulas ainda não tive nenhum desses anos.
6. Se já leccionou, antes de leccionar este tema sentia-se preparado/a para o fazer?
__________________________________________________________
7. Se ainda não leccionou, sente-se preparado/a para o fazer?
Sim, claro. Apesar de ainda não ter leccionado já tive contacto com os conteúdos.
8. Considera positiva a introdução, nos novos programas, dos temas de “Química
Nuclear”?
Na minha opinião acho bastante positivo. É um tema que a cada dia que passa lhe
é dada mais importância.
Parte II – Relação do entrevistado com as novas tecnologias de informação e
comunicação
9. Costuma usar Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) nas suas aulas?
Sim, sempre que é possível coordenar com o tema em estudo.
10. Se a resposta anterior foi sim, qual o seu grau de “segurança” e “à vontade” no
manuseamento das TIC?
No início foi complicado mas agora sinto-me bastante à vontade e segura.
11. Que tipo de constrangimento associa ao uso das TIC, em geral? E da química em
particular?
De um modo geral acho que o único constrangimento é a falta de recurso que existe
nas escolas. Em relação à química, é completamente diferente de se realizar uma
actividade prática onde todos os alunos têm contacto com a actividade. Como por vezes
na sala existem poucos computadores tem que ser o professor a demonstrar o recurso
quer à Internet ou até mesmo um software.
Parte III – Apreciação do software educativo
12. Considera que estes recursos digitais são uma ferramenta útil na introdução do tema
química nuclear?
Penso que são bastante úteis, cria motivação nos alunos para o estudo do tema e
isso é sem dúvida importante.
13. Gostou dos recursos?
Sinceramente, Sim.
14. Refira pontos fracos e pontos fortes.
Talvez inserir mais questões no “Quiz”. O ponto mais forte será na minha opinião
o recurso ao laboratório virtual.
15. Achou que era fácil usar o recurso?
Sim está simples, de fácil percepção, e apresenta boa organização entre os
diferentes conteúdos.
16. O que mudava neste recurso?
Não faria qualquer alteração, penso que está bastante bom
17. Quer apresentar algumas melhorias a introduzir?
Como disse apenas colocaria mais questões acerca do tema. Mas não faria mais
alterações.
18. Vê estes recursos mais usados em casa pelos alunos, na aula, em grupos, ou em
aula centrada?
Depende muito do modo como a aula estiver planificada e claro também do tipo de
alunos que se tem. Mas penso que pode ser utilizado em qualquer um dos contextos
apresentados, mas preferencialmente em aula, pois compensa a impossibilidade de se
realizar experiências neste tema.
21. Já realizou alguma experiência de “Química Nuclear” com os seus alunos?
Como já tinha dito ainda não leccionei este tema, por isso não tive possibilidade
de realizar qualquer experiência.
22. Se tivesse disponível na sua escola um contador G.M., utilizaria e realizaria
actividades nas suas aulas?
Se estivesse disponível, claro que sim.
Docente 3
(Sexo feminino)
Parte I – Identificação do entrevistado
1. Que idade tem?
26 anos.
2. Em que escola se encontra a trabalhar neste momento?
Centro de Formação Profissional do Porto
3. Qual é a sua categoria profissional e o seu tempo de serviço?
Contratada com 651 dias de serviço.
4. No seu curso universitário recebeu formação académica suficiente para leccionar o
tema “Química Nuclear”?
Não.
5. Lecciona ou já leccionou o tema “Química Nuclear”?
Não, só em explicações.
6. Se já leccionou, antes de leccionar este tema sentia-se preparado/a para o fazer?
__________________________________________________________
7. Se ainda não leccionou, sente-se preparado/a para o fazer?
Não.
8. Considera positiva a introdução, nos novos programas, dos temas de “Química
Nuclear”?
Sim, mas nas faculdades deviam formar melhor os alunos nesta área.
Parte II – Relação do entrevistado com as novas tecnologias de informação e
comunicação
9. Costuma usar Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) nas suas aulas?
Sim, sempre que me é permitido.
10. Se a resposta anterior foi sim, qual o seu grau de “segurança” e “à vontade” no
manuseamento das TIC?
Tenho bastante à vontade a lidar com computador e projector multimédia.
11. Que tipo de constrangimento associa ao uso das TIC, em geral? E da química em
particular?
Falta de meios nos estabelecimentos de ensino, nem sempre haver material
disponível. Relativamente ao uso das TIC no química penso que deveriam haver mais materiais
disponíveis, quer na Internet, quer nos estabelecimentos de ensino
Parte III – Apreciação do software educativo
12. Considera que estes recursos digitais são uma ferramenta útil na introdução do tema
química nuclear?
Sim, muito útil.
13. Gostou dos recursos?
Sim.
14. Refira pontos fracos e pontos fortes.
Pontos fortes: abordar um tema bastante actual, ser bastante simples de utilizar e
possuir bastante diversidade de “tarefas”. Relativamente a pontos fracos não tenho nada
a apontar.
15. Achou que era fácil usar o recurso?
Sim, bastante acessível.
16. O que mudava neste recurso?
Talvez associasse um vídeo, por exemplo, de produção de energia nuclear numa
central.
17. Quer apresentar algumas melhorias a introduzir?
Como já referi, talvez a introdução de alguns vídeos e simulações.
18. Vê estes recursos mais usados em casa pelos alunos, na aula, em grupos, ou em
aula centrada?
Penso que se for bem orientado pelo professor pode-se tirar partido de todas as
situações.
23. Já realizou alguma experiência de “Química Nuclear” com os seus alunos?
Não, pois nunca leccionei o tema.
24. Se tivesse disponível na sua escola um contador G.M., utilizaria e realizaria
actividades nas suas aulas?
Penso que sim, era uma questão de estudar bem o aparelho e avaliar se existe
algum perigo para os alunos.
Docente 4
(Sexo Feminino)
Parte I – Identificação do entrevistado
1. Que idade tem?
58 Anos
2. Em que escola se encontra a trabalhar neste momento?
Grande Colégio Universal
3. Qual é a sua categoria profissional e o seu tempo de serviço?
Efectiva – Nível A1 – 34 Anos de serviço
4. No seu curso universitário recebeu formação académica suficiente para leccionar o
tema “Química Nuclear”?
Não, de facto não recebi!
5. Lecciona ou já leccionou o tema “Química Nuclear”?
Sim, já leccionei. Quer no 10º ano, quer no 12º ano.
6. Se já leccionou, antes de leccionar este tema sentia-se preparado/a para o fazer?
Razoavelmente preparada…
7. Se ainda não leccionou, sente-se preparado/a para o fazer?
________________________________________________________________
8. Considera positiva a introdução, nos novos programas, dos temas de “Química
Nuclear”?
Sim, é positivo, pois é um tema bastante actual e com diversas aplicações.
Parte II – Relação do entrevistado com as novas tecnologias de informação e
comunicação
9. Costuma usar Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) nas suas aulas?
Por vezes, sempre que considero útil. Depende também do tipo de turma e ano de
escolaridade.
10. Se a resposta anterior foi sim, qual o seu grau de “segurança” e “à vontade” no
manuseamento das TIC?
Razoável.
11. Que tipo de constrangimento associa ao uso das TIC, em geral? E da química em
particular?
Nenhum constrangimento. Penso que, cada vez mais, esses constrangimentos
estão a desaparecer.
Parte III – Apreciação do software educativo
12. Considera que estes recursos digitais são uma ferramenta útil na introdução do tema
química nuclear?
Sim, muito útil.
13. Gostou dos recursos?
Alguns.
14. Refira pontos fracos e pontos fortes.
Pontos fracos: são um pouco repetitivos.
Pontos fortes: são objectivos e concisos
15. Achou que era fácil usar o recurso?
Sim, muito fácil.
16. O que mudava neste recurso?
Maior diversidade, talvez incluísse uns vídeos ou simulações.
17. Quer apresentar algumas melhorias a introduzir?
Não. Acho que já referi na questão anterior!
18. Vê estes recursos mais usados em casa pelos alunos, na aula, em grupos, ou em
aula centrada?
Em casa pelos alunos.
19. Já realizou alguma experiência de “Química Nuclear” com os seus alunos?
Não, nunca tive oportunidade.
25. Se tivesse disponível na sua escola um contador G.M., utilizaria e realizaria
actividades nas suas aulas?
Não, pois não me sentiria à vontade para o fazer e talvez não fosse muito seguro.
Docente 5
(Sexo feminino)
Parte I – Identificação do entrevistado
1. Que idade tem? (registar sexo masculino ou feminino)
25
2. Em que escola se encontra a trabalhar neste momento?
Colégio de Lamego
3. Qual é a sua categoria profissional e o seu tempo de serviço?
Sou contratada (tenho 366 dias antes da profissionalização e 366 dias após a
profissionalização).
4. No seu curso universitário recebeu formação académica suficiente para leccionar o
tema “Química Nuclear”?
Sim, penso que recebi, não muita, mas a suficiente.
5. Lecciona ou já leccionou o tema “Química Nuclear”?
Ainda não.
6. Se já leccionou, antes de leccionar este tema sentia-se preparado/a para o fazer?
__________________________________________________________
7. Se ainda não leccionou, sente-se preparado/a para o fazer?
Sim, penso que estou suficientemente preparada, até porque fui dando algumas
explicações o que me ajudou a fazer uma auto-preparação, digamos assim.
8. Considera positiva a introdução, nos novos programas, dos temas de “Química
Nuclear”?
Sim, muito positiva.
Parte II – Relação do entrevistado com as novas tecnologias de informação e
comunicação
9. Costuma usar Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) nas suas aulas?
Sim, costumo utilizar.
10. Se a resposta anterior foi sim, qual o seu grau de “segurança” e “à vontade” no
manuseamento das TIC?
É bom, mas estou a aperfeiçoar com o tempo!
11. Que tipo de constrangimento associa ao uso das TIC, em geral? E da química em
particular?
O meu maior constrangimento surge na montagem do equipamento (Data Show) a
qual também “rouba” algum tempo à aula.
Outro constrangimento relaciono com a distracção por parte dos alunos que por
vezes acabam por dispersar
Parte III – Apreciação do software educativo
12. Considera que estes recursos digitais são uma ferramenta útil na introdução do tema
química nuclear?
Sim, considero útil.
13. Gostou dos recursos?
Sim, bastante!
14. Refira pontos fracos e pontos fortes.
Para já, só vejo pontos fortes: motivação e interesse dos alunos pela disciplina,
interactivo e bastante simples, acessível!
15. Achou que era fácil usar o recurso?
Sim, muito fácil.
16. O que mudava neste recurso?
Nada!!
17. Quer apresentar algumas melhorias a introduzir?
Não!
18. Vê estes recursos mais usados em casa pelos alunos, na aula, em grupos, ou em
aula centrada?
Principalmente em casa ou em aula centrada.
19. Já realizou alguma experiência de “Química Nuclear” com os seus alunos? Não, não
tive oportunidade.
26. Se tivesse disponível na sua escola um contador G.M., utilizaria e realizaria
actividades nas suas aulas?
Sim, mas teria que me preparar primeiro!! Se considerasse seguro e prático,
concerteza que realizaria.
Docente 6
(Sexo feminino)
Parte I – Identificação do entrevistado
1. Que idade tem? (registar sexo masculino ou feminino)
31.
2. Em que escola se encontra a trabalhar neste momento?
É relevante? Não respeita o anonimato…
3. Qual é a sua categoria profissional e o seu tempo de serviço?
PQND e oito anos de serviço.
4. No seu curso universitário recebeu formação académica suficiente para leccionar o
tema “Química Nuclear”?
Não na licenciatura.
5. Lecciona ou já leccionou o tema “Química Nuclear”?
Não.
6. Se já leccionou, antes de leccionar este tema sentia-se preparado/a para o fazer?
____________________________________________________________________
7. Se ainda não leccionou, sente-se preparado/a para o fazer?
Sim.
8. Considera positiva a introdução, nos novos programas, dos temas de “Química
Nuclear”?
Sim.
Parte II – Relação do entrevistado com as novas tecnologias de informação e
comunicação
9. Costuma usar Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) nas suas aulas?
Não (talvez fosse melhor questionar quanto a frequência do uso das TIC, porque
costuma soa a um hábito).
10. Se a resposta anterior foi sim, qual o seu grau de “segurança” e “à vontade” no
manuseamento das TIC?
___________________________________________________________________
11. Que tipo de constrangimento associa ao uso das TIC, em geral? E da química em
particular?
Consome tempo (liga e não liga computador, projector que não funciona, sala de
computadores nem sempre disponível e para alunos que se distraem facilmente pode ser
mais um motivo para se distraírem).
Parte III – Apreciação do software educativo
12. Considera que estes recursos digitais são uma ferramenta útil na introdução do tema
química nuclear?
Sim.
13. Gostou dos recursos?
Sim.
14. Refira pontos fracos e pontos fortes.
Ponto fraco: introdução demasiado sucinta. Ponto forte: a actividade proposta
para os alunos – WebQuest.
15. Achou que era fácil usar o recurso?
Sim.
16. O que mudava neste recurso?
A introdução.
17. Quer apresentar algumas melhorias a introduzir?
Não.
18. Vê estes recursos mais usados em casa pelos alunos, na aula, em grupos, ou em
aula centrada?
Em grupos.
27. Já realizou alguma experiência de “Química Nuclear” com os seus alunos?
Não.
28. Se tivesse disponível na sua escola um contador G.M., utilizaria e realizaria
actividades nas suas aulas?
Talvez. Dependeria das condições, tempo para o cumprimento de programa,
existência de laboratório e material adequado.
Docente 7
(Sexo Feminino)
Parte I – Identificação do entrevistado
1. Que idade tem? (registar sexo masculino ou feminino)
51 anos
2. Em que escola se encontra a trabalhar neste momento?
Escola Secundária Aurélia de Sousa
3. Qual é a sua categoria profissional e o seu tempo de serviço?
Professora do quadro de nomeação definitiva. 19 anos.
4. No seu curso universitário recebeu formação académica suficiente para leccionar o
tema “Química Nuclear”?
Acho que não.
5. Lecciona ou já leccionou o tema “Química Nuclear”?
Não
6. Se já leccionou, antes de leccionar este tema sentia-se preparado/a para o fazer?
7. Se ainda não leccionou, sente-se preparado/a para o fazer?
Não sei.
8. Considera positiva a introdução, nos novos programas, dos temas de “Química
Nuclear”?
Talvez.
Parte II – Relação do entrevistado com as novas tecnologias de informação e
comunicação
9. Costuma usar Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) nas suas aulas?
Muito pouco.
10. Se a resposta anterior foi sim, qual o seu grau de “segurança” e “à vontade” no
manuseamento das TIC?
Não me sinto muito à vontade.
11. Que tipo de constrangimento associa ao uso das TIC, em geral? E da química em
particular?
Não ter grandes conhecimentos relativamente ao uso das TIC.
Parte III – Apreciação do software educativo
12. Considera que estes recursos digitais são uma ferramenta útil na introdução do tema
química nuclear?
Sim, sem dúvida
13. Gostou dos recursos?
Sim, bastante!
14. Refira pontos fracos e pontos fortes.
Pontos fracos: não sei…eu não aponto nenhum!
Pontos forte: ser muito acessível, para todos os alunos.
15. Achou que era fácil usar o recurso?
Sim, muito fácil.
16. O que mudava neste recurso?
Não mudava nada!
17. Quer apresentar algumas melhorias a introduzir?
Não, como já disse.
18. Vê estes recursos mais usados em casa pelos alunos, na aula, em grupos, ou em
aula centrada?
Dependendo da situação poderão ser usados em qualquer uma das hipóteses.
29. Já realizou alguma experiência de “Química Nuclear” com os seus alunos?
Não
30. Se tivesse disponível na sua escola um contador G.M., utilizaria e realizaria
actividades nas suas aulas?
Talvez.
Docente 8
(Sexo Feminino)
Parte I – Identificação do entrevistado
1. Que idade tem? (registar sexo masculino ou feminino)
56 anos.
2. Em que escola se encontra a trabalhar neste momento?
Escola Secundária Aurélia de Sousa
3. Qual é a sua categoria profissional e o seu tempo de serviço?
Professora do quadro de nomeação definitiva.
4. No seu curso universitário recebeu formação académica suficiente para leccionar o
tema “Química Nuclear”?
Não me recordo, mas penso que não
5. Lecciona ou já leccionou o tema “Química Nuclear”?
Sim, conceitos básicos.
6. Se já leccionou, antes de leccionar este tema sentia-se preparado/a para o fazer?
Não
7. Se ainda não leccionou, sente-se preparado/a para o fazer?
8. Considera positiva a introdução, nos novos programas, dos temas de “Química
Nuclear”?
Sim, considero muito positiva.
Parte II – Relação do entrevistado com as novas tecnologias de informação e
comunicação
9. Costuma usar Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) nas suas aulas?
Não, não costumo.
10. Se a resposta anterior foi sim, qual o seu grau de “segurança” e “à vontade” no
manuseamento das TIC?
11. Que tipo de constrangimento associa ao uso das TIC, em geral? E da química em
particular?
O constrangimento associa-se, essencialmente, à falta de computador para todos os
alunos da turma.
Parte III – Apreciação do software educativo
12. Considera que estes recursos digitais são uma ferramenta útil na introdução do tema
química nuclear?
Sim
13. Gostou dos recursos?
Sim, bastante.
14. Refira pontos fracos e pontos fortes.
Fortes: o “hipertexto” e os “jogos”, Fracos: Na introdução só referirem reacções
de fusão nuclear.
15. Achou que era fácil usar o recurso?
Sim, muito fácil!
16. O que mudava neste recurso?
O ponto fraco…
17. Quer apresentar algumas melhorias a introduzir?
Não.
18. Vê estes recursos mais usados em casa pelos alunos, na aula, em grupos, ou em
aula centrada?
Em casa, pelos alunos. Parece-me divertido!
31. Já realizou alguma experiência de “Química Nuclear” com os seus alunos?
Não
32. Se tivesse disponível na sua escola um contador G.M., utilizaria e realizaria
actividades nas suas aulas?
Sim, se o soubesse utilizar correctamente.