Experimento Guia Pedagógico Título: Experimente com Ciência – Episódio 3: A água que pega fogo! Ficha Técnica do Vídeo: Realização: Realização Rede Anísio Teixeira – IAT/SEC-Ba Produção: Ródnei Almeida Souza – Rede Anísio Teixeira / Comitê Gestor do AEW Participação: Paula Jade Conceição Silva - licencianda do curso de Licenciatura em Química Universidade do Estado da Bahia – UNEB Colaboração: Igor Esquivel Souza Taís Esquivel Souza Vinheta: Rodrigo Maciel 1. Introdução Sobre o projeto: Experimente com Ciência EXPERIMENTE COM CIÊNCIA é um projeto de produção audiovisual experimental que tem como proposta desenvolver conteúdos digitais e complementar as áreas da matriz curricular estabelecidas pela Secretaria da Educação no Ambiente Educacional Web. Experimento Guia Pedagógico Consiste na produção de vídeos curtos e auto-explicativos que reproduzem experimentos de baixo custo e cujo material é de fácil aquisição, comuns ao cotidiano da maioria das pessoas. Os vídeos serão produzidos por alunos e professores da Rede Pública Estadual e podem ser apresentados em sala de aula, utilizando recursos audiovisuais ou reproduzidos em sala de aula, visando a aprendizagem significativa de conteúdos que podem ser relacionados à interpretação dos fenômenos presentes em cada vídeo. O projeto consiste na produção de vídeos curtos que não explicam os fenômenos, mas, reproduzem estes e que podem ser apresentados na sala de aula ou servir como base para que o professor reproduza o experimento em sala. A experimentação, ou o trabalho experimental, põe frente a frente o SUJEITO e o OBJETO do conhecimento, portanto, sua utilização ou aplicação está sob a influência das concepções filosóficas e das perspectivas epistemológicas que tratam a relação entre esses e que determinaram as concepções sobre os processos de aprendizagem. Para esta abordagem a experimentação consiste em uma atividade de demonstração que apresenta preferencialmente a reprodução de fenômenos do cotidiano e utiliza modelos e conceitos das ciências visando a compreensão do fenômeno, bem como, a aprendizagem significativa dos conceitos envolvidos. Mais do que uma aula expositiva, as características da experimentação que serão aqui destacadas direcionam sua utilização a interatividade entre o professor e os estudantes e entre estes, transpondo a ideia de um mero recurso audiovisual para um recurso problematizador, contextualizador e interdiscipinar. Durante a catalogação de conteúdos digitais educacionais no Ambiente Educacional WEB (AEW) percebeu-se que exitem muitos vídeos com experimentos, principalmente em canais do Youtube, que se relacionavam com os conteúdos das áreas de Matemática e Ciências da Natureza da matriz curricular estabelecida pela Secretaria da Educação no Ambiente Educacional Web. Entretanto, estes vídeos não estão sob licença livre e a sua distribuição e/ou adaptação dependem de autorização específica. Assim, reconhecendo a importância deste recurso, o Comitê Gestor do AEW optou pela produção dos vídeos e posterior estímulo para que os professores produzam vídeos de experimentos. Trata-se de uma produção simples que conta com parcerias, Experimento Guia Pedagógico como por exemplo, o curso de Licenciatura em Química da Universidade do Estado da Bahia (UNEB). Pelo exposto, pode-se destacar como objetivos deste projeto: Desenvolver conteúdos digitais e complementar as áreas da matriz curricular estabelecidas pela Secretaria da Educação no Ambiente Educacional Web; Estimular o uso e a produção de vídeos que reproduzam fenômenos do cotidiano favorecendo a contextualização de conteúdos das áreas de Ciências da Natureza e Matemática; Estimular a experimentação em sala de aula através da reprodução dos experimentos mostrados nos vídeos; Fortalecer parcerias com instituições públicas e com os projetos estruturantes da Secretaria da Educação do Estado da Bahia. Possibilitar a compreensão dos saberes adquiridos com o mundo vivencial do estudante, a observação dos fenômenos com que efetivamente lidam ou os problemas e as indagações que despertam sua curiosidade. Confrontar diferentes hipóteses em situações controladas; Observar os fenômenos: fazer registro qualitativo e/ou quantitativos dos dados e descrição das informações; Fomentar a montagem ou a construção de aparatos experimentais: seleção de testes ou experiências, manipulação adequada do material e dos instrumentos de medida, reproduzindo ou inventando aparatos, máquinas e modelos analógicos, respeitando as normas de segurança. Todos os vídeos produzidos estão catalogados no Ambiente Educacional WEB (WEB) e estão sob licença Creative Commons. Experimento Guia Pedagógico Sobre o Episódio 3: A água que pega fogo! Imagem 1: A água que pega fogo! Foto: Ródnei Souza Conteúdos: combustão; inflamabilidade; propriedades da matéria; misturas homogêneas; termoquímica; misturas homogêneas; interações intermoleculares; tensão superficial; solubilidade; densidade. Tempo: 2'32” Objetivos: Demonstrar como os tipos de interações intermoleculares entre duas substâncias influenciam no tipo de mistura formada, a partir das propriedades de inflamabilidade e densidade. Descrição: Adicione um pouco do fluido de isqueiro (cerca de 2 ml) no recipiente de vidro. Use a espátula (ou outro objeto com ponta) para abrir o recipiente do fluido. Espalhe o fluido girando o recipiente de modo a não deixar aparente o nível de fluido. Adicione a água com cuidado até próximo do limite do recipiente sem deixar derramar. Acenda a chama com o fósforo e aguarde a sua extinção. Experimento Guia Pedagógico Materiais Fluido para isqueiro Utilizados Água potável Recipiente de vidro transparente Fósforos Espátula Imagem 2: Materiais utilizados para montagem do experimento Foto: Ródnei Souza Como posso usar esse vídeo na minha classe? Aqui estão algumas idéias: Você pode usar o vídeo “A A água que pega fogo!”: fogo! Na aula, os estudantes podem trabalhar individualmente ou em pares em computadores. Como demonstração, projetando o vídeo em uma tela com o auxílio de um equipamento de reprodução de som. Você pode manipular o vídeo, pausando em trechos específicos para destacar observações importantes e realizar intervenções. Como um orientador para que possa reproduzir o experimento em sala. A experimentação em sala de aula tem um potencial problematizador ainda maior que a demonstração em vídeo e desperta a atenção dos estudantes. Como lição de casa através de questões que problematizem os fenômenos observáveis no vídeo de forma que os estudantes pesquisem sobre os possíveis conceitos científicos que podem auxiliar a interpretação dos fenômenos observados. O que se pode aprender com esse experimento? Muito! Com a mediação do professor e a pesquisa, os estudantes podem aprender: O fluido para isqueiro é composto por nafta destilada (querosene, benzeno e outros derivados do petróleo). Também pode ser composto por gasolina azul que é uma mistura de hidrocabonetos proveniente do petróleo que possuem em sua cadeia cerca de oito carbonos (principalmente isoctano, ou 2,2,4-trimetilpentano, com olefinas). A chama proveniente da queima ou combustão deste combustíveis apresenta cores Experimento Guia Pedagógico distintas que indicam regiões de temperaturas diferentes. Quando acendemos um isqueiro, geralmente, temos o propósito de obter luz e/ou calor ou uma fonte de ignição, já que a combustão é uma reação exotérmica, ou seja, libera energia que pode ser na forma de luz e calor. No experimento, espalhar o fluido para isqueiro nas paredes do recipiente é uma estratégia para que não seja visualizado o líquido antes de colocar a água. Devido ser composto por substância apolares, o fluido do isqueiro é muito pouco solúvel em água e tende a formar uma mistura heterogênea com a mesma. As moléculas de água são polares e podem fazer ligações de hidrogênio (ligações intermoleculares). A solubilidade em água é favorecida quando existe a possibilidade de formação de interações do tipo íon-dipolo da água, dipolo-dipolo da água ou ligações de hidrogênio. Interações do tipo dipolo induzido-dipolo da água exigem condições favoráveis como o aumento de pressão (mistura gás líquido) e/ou baixa temperatura. Entretanto, devido a pouca quantidade de fluido adicionada ao recipiente e por ser um líquido incolor, a fase formada é praticamente invisível após a adição de água ao recipiente. Como a densidade do fluido de isqueiro é menor do que a da água, a fase formada pelo fluído fica em cima e a fase aquosa fica na parte inferior do recipiente. Na reação do fluído do isqueiro com o oxigênio do ar (combustão) são gerados gás carbốnico (CO2(g)) e vapor de água como mostra a equação balanceada: 2C8H18(l) + 25 O2 (g) –---> 16CO2(g) + 18H2O(v) onde: C8H18(s) representa o isoctano, um dos hidrocarbonetos que pode compor a mistura presente no fluído do isqueiro. A combustão necessita da interação entre combustível e comburente (gás oxigênio). A chama se manterá acessa enquanto ainda existir combustível (fluído para isqueiro) para combustão. Experimento Guia Pedagógico Os estudantes também podem aprender que: Reações químicas podem liberar energia, mas, existem reações que absorvem energia (endotérmicas); A combustão é uma reação com o oxigênio. Por isso, uma das estratégias para apagar uma chama é eliminar o contato do combustível com o oxigênio do ar. A combustão de todo hidrocaboneto pode gerar gás carbônico e água se for completa. Combustão incompleta de hidrocarbonetos pode gerar monóxido de carbono e fuligem. A diferença de densidade entre hidrocarbonetos e a água é responsável pela diminuição de oxigênio disponível para a respiração dos peixes nos mananciais de água. Alguns dos maiores desastres ecológicos que ocorrem no planeta são derramamentos ou vazamentos de deridados de petróleo nos mananciais de água. As interações interpartículas dependem da composição e polaridade dos componentes da mistura e são responsáveis por propriedades da matéria como o ponto de ebulição, de fusão (das demais mudanças de estado físico), solubilidade, entre outras. 3. Sugestões de atividades Sempre que possível, priorize a reprodução do experimento do vídeo em sala. Os materiais são de fácil aquisição e de baixo custo e, na maioria dos casos, são facilmente transportáveis e seguros. A experimentação tem sido utilizada com sucesso como trabalho de casa, em palestras, atividade em sala de aula, ou atividade de laboratório. Use-a para introdução aos conceitos, aprender novos conceitos, consolidação de conceitos, como auxílio visual para estabelecer relações com perguntas durante a aula. Neste experimento especificamente, o professor pode usar o efeito produzido pela chama queimando acima do nível de água como um elemento lúdico que pode motivar os alunos a querer saber como a “água pega fogo”! Para tal, o professor deve Experimento Guia Pedagógico omitir o uso do fluido de isqueiro e já apresentar o recipiente com o fluido espalhado pelas suas paredes internas. SEGURANÇA: - Atenção com as chamas! Evite a proximidade de materiais inflamáveis (papel, plástico, combustíveis, etc). - Mantenha o fluido para isqueiro afastado das chamas. 4. Questões para reflexão e discussão Professores podem estimular a pesquisa dos estudantes e o estudante pode se tornar um pesquisador através da busca de respostas para as questões propostas ou que podem surgir das observações dos fenômenos. O uso de fontes confiáveis deve ser a prática adotada na pesquisa. Algumas questões para reflexão e discussão: Como o isqueiro é fabricado? Quais os tipos? Qual a matéria-prima de onde se separa o fluido do isqueiro? Como é obtida? Quais os artefatos criados pelo homem ao longo da sua existência para produção de luz e calor? Como um derramamamento de combustível contamina um manancial de água? 5. Fontes complementares / Referências No site do AEW, além de conteúdos digitais catalogados e/ou produzidos por professores e estudantes da rede pública de educação, existem ideias para aulas que são enviadas por professores colaboradores no formato de sequencias didáticas. Você também pode enviar sugestões de atividades para este experimento, através do link “Fale Conosco” disponibilizado na página do AEW (http://ambiente.educacao.ba.gov.br/). Experimento Guia Pedagógico 6. Avaliação Tendo como referencial teórico a Teoria da Aprendizagem Significativa, proposta por Ausubel (1968), propomos como avaliação, o uso deste recurso com as seguintes funções: 6.1 – Função Diagnóstica 6.2 – Função Facilitadora da Assimilação 6.3 – Função Consolidadora 6.1 - Função Diagnóstica Essa função consiste em levantar o conhecimento prévio dos estudantes. Quando o professor intenciona conhecer o que o estudante já sabe, usualmente, executa o recurso no início da aula, antes de abordar o conteúdo específico. A partir do uso do vídeo com o experimento (ou da reprodução do experimento em sala), o professor pode estimular a estrutura cognitiva do estudante com questões que levam à interpretação, a partir da construção de hipóteses fundamentadas em conceitos préexistentes na estrutura cognitiva do estudante. 6.2 – Função Facilitadora da Assimilação O experimento pode ser executado concomitantemente à abordagem do conteúdo. Por exemplo, quando o experimento é executado visando destacar características gerais das moléculas associáveis a conceitos gerais e, a partir dessas características, buscar conceitos mais específicos que explicam o modelo. Dessa forma, o princípio da diferenciação progressiva pode ser contemplado. Este princípio está ligado ao próprio caminho que normalmente é traçado ao se observar um fenômeno. As características mais gerais são inicialmente percebidas pelos sentidos (alterações de cor, estrutura, temperatura, desprendimento de gases, etc.) e a partir dessas primeiras informações, a sequência pode ser planejada para levar a questionamentos cada vez mais específicos, que exijam a abstração, como o emprego de modelos explicativos. Entretanto, o principio nos parece mais facilmente aplicável ao uso do vídeo/experimento é a reconciliação integrativa. O experimento pode ser usado para explorar relações entre idéias, apontar similaridades e diferenças significativas (principalmente por permitir a comparação entre moléculas diferentes), reconciliando Experimento Guia Pedagógico discrepâncias reais ou aparentes. O estudante pode estabelecer relações, diferenciações, similaridades, e ainda, estabelecer novas hipóteses oriundas do desenvolvimento conceitual a partir de sua estrutura cognitiva. A interpretação pode ser feita através das relações de idéias e de comparações entre o estado inicial e o final de uma transformação ou, entre sistemas semelhantes ou ainda, entre variáveis que influenciam a transformação. Dessa maneira, a reconciliação integrativa e a diferenciação progressiva podem ser favorecidas e o uso do simulador assume a função de Facilitadora da Assimilação do novo conhecimento. Tendo como objetivo essa função, o professor pode usar o experimento como um recurso que avalia o processo de ensino durante o próprio processo. Através das hipóteses e das relações estabelecidas pelo estudante diante do simulador é possível obter um retorno imediato sobre como estão se desenvolvendo os processos de ensino e de aprendizagem. Permite, portanto, ajustes durante o processo visando a consolidação dos conceitos abordados. Na função de Facilitadora da Assimilação, o conhecimento teórico é abordado de maneira a proporcionar um desenvolvimento de conceitos a partir do resultado das interações entre as observações do fenômeno e a estrutura cognitiva do estudante. Este pode confrontar as suas próprias representações e hipóteses sobre o fenômeno com explicações e modelo teóricos. Promovendo meios para a explicitação dos resultados dessa confrontação, o professor pode ter uma avaliação de sua ação ou desempenho, bem como de todos os recursos e estratégias utilizadas no processo de ensino. Ao mesmo tempo, pode ser realizada uma análise de como ocorreu o processo de aprendizagem, principalmente, dos fatores que favorecem ou dificultam os resultados esperados. 6.3 – Função Consolidadora Depois de abordado o conteúdo, o experimento pode ser usado pelo professor para obter uma idéia sobre a clareza, estabilidade e organização do novo conhecimento, constituindo assim, um alicerce para um conhecimento posterior. Ou seja, obter uma idéia sobre a consolidação do conhecimento. Experimento Guia Pedagógico O experimento pode ser utilizado com a função Consolidadora do novo conhecimento também para permitir ao professor realizar uma avaliação global sobre o processo de ensino e de aprendizagem. Desse modo, é possível levantar dados que permitirão realizar ajustes e obter informações para novos planejamentos. Em geral, é possível obter tal avaliação global colocando o estudante diante de um fenômeno novo, ainda não estudado ou comentado, constituindo uma situação nova. A explicação desse fenômeno à luz da teoria abordada, ou dos conceitos abordados, consiste em um instrumento poderoso para o professor avaliar se houve ou não uma aprendizagem significativa, na medida em que o estudante revela o domínio desses conhecimentos assimilados. O fenômeno ou situação deve ser inédita, pois, essa é uma condição sine qua non para avaliar se a aprendizagem foi significativa. Colocar o estudante diante de uma nova situação ou de um novo problema é a base do conceito de competência de Perrenound (2000) quando se refere a mobilização de recursos em uma situação prática nova. Se o problema proposto já é de conhecimento do estudante, a atuação do professor não está na zona de desenvolvimento proximal proposta por Vigotsky (2007), pois, para tal, deveria atuar entre o nível de desenvolvimento real, que já faz parte da estrutura cognitiva do estudante, e o nível de desenvolvimento potencial. Essas concepções sobre a aprendizagem distanciam-se da aprendizagem mecânica e implicam na necessidade de se avaliar o que pode ser elaborado pelo estudante a partir do que existe na sua estrutura cognitiva. As três funções propostas, na verdade, são formas de avaliação do processo de ensino e de aprendizagem que diferem quanto aos objetivos e o momento propício para sua aplicação. A concepção de avaliação que subsidia essa assertiva é de que esta é indissociável do processo, como define Hoffmann (2008), a “avaliação é essencial à educação. Inerente e indissociável enquanto concebida como problematização, questionamento, reflexão sobre a ação” (HOFFMANN, 2008, p. 15). Avaliar através das três funções significa que: a avaliação deixa de ser um momento terminal do processo educativo (como hoje é concebida) para se transformar na busca incessante de compreensão das dificuldades do educando e na dinamização de novas oportunidades de conhecimento (ibid., p.19). Experimento Guia Pedagógico Provavelmente, sob uma concepção de que avaliar significa classificação, caberia uma quarta função (possivelmente uma função chamada avaliativa) que atribuiria ao experimento o papel de compor a nota que vai representar o desempenho do estudante. Porém, essa função não seria coerente com a própria Aprendizagem Significativa, pois, estaria mais adequada a aprendizagem por memorização, por tudo que já foi exposto até aqui. 7. Tempo previsto para a atividade Dependendo dos objetivos, o experimento poderá ser usado em uma aula (50 minutos), ou mais aulas. Também é possível incentivar que os alunos reproduzam o experimento em casa a qualquer momento, explorando a interatividade proporcionada pelo vídeo, observando sempre as condições de segurança inerentes ao experimento. 8. Requerimentos técnicos Computador associado a um projetor e um sistema de reprodução de áudio (caixas acústicas ou amplificador; ou, Tv Digital; ou, no caso de acesso individual, pode ser um celular, tablet ou computador pessoal. 9. Referencias Bibliográficas AUSUBEL, D. P.; NOVAK, J. D. e HANESIAN, H. Educational psychology: a cognitive view. 2a ed., New York, 1978. AUSUBEL. D. P. Aquisição e Retenção de Conhecimentos: Uma Perspectiva Cognitiva. 1.ª Edição. PARALELO EDITORA, LDA. Lisboa, Janeiro de 2003. BRASIL. Ministério da Educação. LDB (1996), Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional, lei número 9394, 20 de dezembro de 1996 Experimento Guia Pedagógico CACHAPUZ, A. F. A procura da excelência na aprendizagem. In:Peniche - Teoria da Aprendizagem Significativa. Contributos do III Encontro Internacional sobre Aprendizagem Significativa, 2000. 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