CENTRO UNIVERSITÁRIO FUNDAÇÃO SANTO ANDRÉ
FACULDADE DE FILOSOFIA, CIÊNCIAS E LETRAS
CÉSAR LEPRI VALÉRIO
DO BIG BANG À ORIGEM DA VIDA: UMA ABORDAGEM
EVOLUTIVA DA QUÍMICA SOB UMA VISÃO
ASTRONÔMICA E A ADAPTAÇÃO DE SEUS
RECURSOS PRÁTICOS A AULAS DO ENSINO MÉDIO.
(RELATÓRIO FINAL)
Santo André
2012
CÉSAR LEPRI VALÉRIO
DO BIG BANG À ORIGEM DA VIDA: UMA ABORDAGEM
EVOLUTIVA DA QUÍMICA SOB UMA VISÃO
ASTRONÔMICA E A ADAPTAÇÃO DE SEUS RECURSOS
PRÁTICOS A AULAS DO ENSINO MÉDIO.
(RELATÓRIO FINAL)
Relatório Final apresentado ao
Programa de Incentivo à Iniciação
Científica do Centro Universitário
Fundação Santo André.
Orientador: Prof. Carlos Aparecido
Kantor
Santo André
2012
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ................................................................................................... 4
ATIVIDADES DESENVOLVIDAS COMPARANDO-AS COM O PREVISTO NO
CRONOGRAMA ................................................................................................. 6
MÉTODOS E MATERIAIS.................................................................................. 7
RESULTADOS OBTIDOS E EVENTUAIS PROBLEMAS ENFRENTADOS .... 12
CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................. 15
REFERÊNCIAS ................................................................................................ 16
INTRODUÇÃO
O átomo como o conhecemos hoje é fruto de estudo há mais de dois mil e
quinhentos anos pelos mais diversos pensadores.
Os primeiros relatos sobre o pensamento de uma matéria fundamental data de
cerca de 600 a.C. com Tales de Mileto (624 – 558 a.C.). Fundador da escola
jônica, Tales exprimia a ideia de que toda a matéria do mundo deveria ter um
principio único, uma substância primordial, Tales considerava que essa
substância seria a água, porém não se tem registros das explicações dadas por
ele para a transformação da água em outra matéria. A ideia de um elemento
fundamental agradou a muitos pensadores pré-socráticos e vários deles
tentaram moldar a ideia da forma que acreditavam ser a mais correta, e o
elemento fundamental mudou de água para ar com Anaxímenes de Mileto (588
– 524 a.C.), para fogo com Heráclito de Eféso (540 – 470 a.C.) e para terra
com Xenófanes (570 – 460 a.C.).
Após cada filósofo utilizar uma substância para ter como “substância
primordial” Empedócles (490 – 430 a.C.) sintetizou-as como sendo a base para
a formação de todas as substâncias no planeta.
A palavra átomo se originou com Leucipo (500 - ? a.C.) e Demócrito de
Abdera (há controvérsias sobre a presença de Leucipo neste fato) e significa
indivisível, ou seja, a menor matéria que não possui constituintes, pois,
segundo Demócrito, se o elemento pudesse ser dividido infinitamente se
dissolveria no espaço.
A ideia do átomo ocupa a mente dos filósofos gregos desde sua primeira
conjectura. Divergiam não somente sobre qual era o elemento fundamental e
sua existência, mas também sobre como este foi criado ou se ele sempre
existiu, se havia ou houve algum Deus que criou esta matéria fundamental... e
não foram só aos gregos a quem o átomo causou questionamentos.
A partir do século II da nossa era, o conhecimento humano ocidental
estagnou-se com a queda da Grécia Antiga e ascensão de Roma, quando não,
retrocedeu por volta do século V, época em que a Terra voltou a ser plana e
centro do universo. Os conhecimentos gregos escritos e guardados serviram
futuramente para a retomada da busca do conhecimento atomístico muito
ajudado pela expansão árabe no oriente médio e proximidade do mediterrâneo
se estabeleceram grandes centros de cultura muçulmana e seguidamente
intelectuais cristãos, mais especificamente em Bagdá, tiveram a importante
função de traduzir textos de grande conhecimento grego para o latim.
Ao fim da “era das trevas” do conhecimento cientifico, por volta do século
XVI, muitos avanços foram conseguidos não só no atomismo como na
astronomia, como a disseminação da ideia de que a Terra era esférica e que
não era o centro do universo. Grandes colaboradores destes feitos como
Galileu Galilei, Francis Bacon e Giordano Bruno retomaram com afinco a busca
pelo elemento fundamental. Partículas de luz, o calor e outras partículas
também foram propostas como partículas fundamentais.
O atomismo, porém só ganharia comprovações científicas do século XVII
em diante com experimentos e teorias de grandes nomes da física e da
química como Robert Boyle (1627 – 1691) e John Dalton (1766 – 1844) entre
outros, quando o átomo passou a ter características físicas.
Em 1869, Dmitri Medeleev (1834 – 1907) classificou os diferentes elementos
conhecidos pelas propriedades que tinham em comum graças a sua excelente
capacidade observacional e aos trabalhos de Dalton.
Contudo a ideia de que o átomo era uma partícula fundamental que
compunha todos os materiais na Terra e que não poderia ser dividido caiu por
terra em 1897, quando o físico britânico Joseph John Thomson descobriu o
elétron, sendo este mensurado em cerca de mil vezes mais leve que um íon de
H+.
Com o decorrer do desenvolvimento científico e tecnológico não só foi
descoberto que o átomo possui elementos menores dentro de si como também
foi descoberta sua estrutura, e hoje consideramos a palavra átomo para
designar a menor partícula representante de um elemento químico.
Os questionamentos científicos ficaram cada vez mais focados nas mínimas
características atingindo aspectos científico-filosóficos, como o surgimento da
vida.
Conforme os conhecimentos sobre o átomo evoluíam através dos anos,
outras perguntas ligadas aos átomos entraram em discussão cientifica: De
onde vieram os átomos? Como foram criados? E a vida como surgiu? São
estas perguntas que o trabalho aborda, no aspecto teórico e posteriormente
didático.
ATIVIDADES DESENVOLVIDAS COMPARANDO-AS COM O PREVISTO NO
CRONOGRAMA
Devido a alguns imprevistos o cronograma executado ao decorrer do projeto
teve alguns itens antecipados e outros adiados. Os problemas que geraram
essas mudanças serão descritos durante a metodologia do trabalho.
A seguir consta o cronograma original e como ele foi executado no decorrer
do projeto.
Em cinza as atividades a serem desenvolvidas nos períodos correspondentes
Mês/2012
Atividade
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Levantamento
Bibliográfico
Construção do trabalho
teórico escrito
Pesquisa de recursos
práticos astronômicos
Análise de viabilidade do
uso dos recursos para
aulas do ensino médio
Construção/Obtenção dos
recursos
Desenvolvimento da
apresentação multimídia
Apresentação ao ensino
médio
Cronograma de trabalho apresentado no pré –projeto
10
11
12
O novo cronograma mostrando o andamento atual do projeto está a seguir.
Mês/2012
Atividade
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Levantamento
Bibliográfico
Construção do trabalho
teórico escrito
Pesquisa de recursos
práticos astronômicos
Análise de viabilidade do
uso dos recursos para
aulas do ensino médio
Construção/Obtenção dos
recursos
Desenvolvimento da
apresentação multimídia
Apresentação ao ensino
médio
Avaliação dos resultados
e composição do relatório
MÉTODOS E MATERIAIS
Como o objetivo deste trabalho refere-se à aplicação do material acima para
alunos do ensino médio o método mais eficiente e simples para avaliar o
aprendizado dos alunos com os recursos da astronomia é um questionário
sobre o conhecimento antes e depois de uma apresentação contendo uma
introdução à astronomia, com o tema especifico da evolução da química.
Inicialmente pretendia-se apresentar este trabalho a alunos do ensino médio
e professores do ensino médio de escolas publicas ou estaduais, no entanto
não foi obtido autorização de nenhuma das seis escolas procuradas alegando
falta de calendário escolar, uma vez que haveria muitos feriados prolongados e
eleições. Outro motivo apresentado foi o fato de não ser um trabalho financiado
por órgão publico e sendo assim não poderiam permitir uma apresentação que
não foi aprovada anteriormente por órgão responsável.
Desta forma foi utilizada uma forma alternativa de análise, que pudesse
trazer resultados confiáveis de forma similar, sendo assim 11 alunos do terceiro
ano do ensino médio de uma escola particular de Santo André, se propuseram
como voluntários a assistir a apresentação e a responder o questionário.
A apresentação foi baseada na origem e evolução dos elementos químicos,
tema abordado na composição teórica do trabalho e que permite a
interdisciplinaridade com outras matérias do ensino médio, como física e
biologia, quando abordamos os elementos necessários para a origem da vida.
Antes da apresentação um questionário com cinco questões foi passado
para os alunos para que respondessem de acordo com os conhecimentos que
possuíam do assunto, e sobre o uso da astronomia nas aulas atuais do ensino
médio. As questões eram dissertativas de forma a não estimular ou intimidar
respostas coerentes de cada aluno.
Após a apresentação um segundo questionário lhes foi entregue, porém com
perguntas diferentes, uma vez que as respostas das perguntas do primeiro
questionário estavam explicitas no conteúdo da apresentação. Como a
intenção do questionário não era comparar as respostas do primeiro com o
segundo a mudança das perguntas se justifica uma vez que a memória recente
é muito mais fácil de ser alcançada do que a memória antiga, o que resultaria
em resultados melhores no segundo questionário. Então as perguntas feitas no
segundo questionário abordavam muito do que se foi apresentado, tanto de
forma explicita quanto implícita.
Para cada questão apresentada em ambos os questionários, havia somente
uma resposta totalmente correta, exceto para as questões sobre o atual ensino
da astronomia no ensino médio. As questões e suas respectivas respostas
estão a seguir.
Questionário 1 (Antes da Apresentação)
1-) Defina o estudo da astronomia.
Resposta: A astronomia é o estudo de corpos celestes bem como sua
transformação, movimentação, constituição e quaisquer fenômenos ligados a
eles.
2-) O que é um elemento químico?
Resposta: É caracterizado como elemento químico um conjunto de núcleo
formado por prótons e nêutrons e uma eletrosfera composta por elétrons. Estes
números de prótons, nêutrons e elétrons variam em grande proporção
conferindo características diferentes para cada elemento químico.
3-) Suponha que você fosse capaz de criar um elemento químico, qual seria
o mais fácil de ser formado? Por quê?
Resposta: O elemento mais fácil de ser formado é o hidrogênio, pois é o que
possui o menor núcleo, precisando assim de menor energia para unir o núcleo
ao único elétron que possui.
4-) Você já esteve em um observatório ou planetário?
Sim
Comente:
Não
5-) A astronomia já foi utilizada alguma vez em suas aulas, como recurso ao
ensino de ciências?
Sim
Comente em quais aulas:
Não
As questões 4 e 5 não possuem resposta única.
Questionário 2 (Após da Apresentação)
1-) O que é um átomo?
Resposta: A palavra átomo deriva do grego e significa indivisível, na
intenção de se referir a menor partícula existente, porém hoje se sabe que
existem algumas partículas indivisíveis diferentes do proposto pelos gregos. A
palavra átomo hoje é usada para definir uma partícula que representa um
elemento químico.
2-) Onde surgem os elementos químicos?
Resposta: O Hidrogênio surgiu na nucleossíntese primordial, o Hélio, Lítio
foram formados na nucleossíntese primordial e ainda são através da
nucleossíntese estelar, bem como os elementos até o Ferro. A partir do Ferro
os elementos são formados somente em supernovas.
3-) Como é possível descobrir a composição química de uma estrela?
Resposta: A composição química das estrelas pode ser descoberta de
acordo com o espectro de raias que ela emite ou absorve, uma vez que cada
elemento químico possui uma especifica emissão no espectro.
4-) Qual molécula é essencial à vida e por que?
Resposta: A água (H2O), pois é um excelente solvente permitindo o
transporte de energia e a reação entre moléculas.
5-) Quais disciplinas do ensino médio poderiam utilizar a astronomia como
ferramenta de estudo?
Resposta: Física, Química, Matemática e Biologia.
A composição teórica necessitou de poucos materiais e todos eles de fácil
acesso e baixo custo. Já os materiais necessários para a apresentação e
avaliação foram de maior valor financeiro e de maior dificuldade de aquisição.
Os materiais e observações estão abaixo.
Os livros e revistas que constam com valor de R$ 0,00 foram emprestados
ou doados pelo orientador.
O celular foi utilizado como equipamento sonoro para demonstrar o efeito
Doppler durante a apresentação aos alunos.
A Televisão foi conectada ao notebook para transmitir a apresentação aos
alunos. Inicialmente pretendia-se utilizar um data show, porém este não foi
disponibilizado pela escola. Como o custo para a obtenção deste era muito
alto, foi utilizado a televisão como recurso alternativo, uma vez que a
quantidade de alunos era pequena não houve problemas na apresentação.
O uso da internet não foi possível mensurar em termos financeiros, já que foi
utilizada internet de diversos lugares diferentes, alguns pagos e outros não e
de qualquer forma os locais pagos, como o caso da própria residência já
possuía internet antes do inicio do projeto e não foi utilizada exclusivamente
para isso.
Notebook, televisão e celular constam como custo 0 pois foram adquiridos
antes do inicio do projeto e não para este devido fim.
Material ou meio de
obtenção
Livro: A origem dos
elementos químicos
Etapa do projeto
Custo
Composição teórica
R$
0,00
Livro: Nascimento, vida e
morte das estrelas
Composição teórica
Livro: Astronomia Hoje
Composição teórica
Revista: Ciência e Cultura
Ano 61, Número 4
Composição teórica
Revista: Scientific American
Brasil, Nº 13
Composição teórica
Livro: Criação Imperfeita
Composição teórica
Livro: Poeira das Estrelas
Composição teórica
Notebook
Composição teórica,
Apresentação e Avaliação
Utilização da Internet
Composição teórica,
Apresentação e Avaliação
Televisão
Apresentação
Celular
Apresentação
Impressão dos
Questionários
Avaliação
Impressão do projeto
Composição teórica,
Apresentação e Avaliação
Total
Comentários
R$
0,00
R$
0,00
R$
0,00
R$
0,00
R$
15,00
R$
15,00
R$
0,00
-
Não há como
contabilizar o uso da
internet
R$
0,00
R$
0,00
R$
3,00
R$
10,00
R$
43,00
Tabela 3: Materiais e custos do projeto.
O custo total do projeto foi baixo devido ao fato de ser em grande parte um
projeto teórico. Haveria a possibilidade de criar recursos físicos que
exemplificasse de maneira mais concreta a utilização das ciências na
astronomia, o que faria com que o custo total do projeto ficasse mais caro,
porém este método não foi adotado neste projeto.
RESULTADOS OBTIDOS E EVENTUAIS PROBLEMAS ENFRENTADOS
Os resultados obtidos a partir das respostas dos questionários foram agrupados pelas
semelhanças das respostas.
Pelo fato dos questionários conterem basicamente questões
dissertativas, houve uma gama de diferentes respostas, mas estas puderam ser organizadas
em pequenos grupos pela semelhança, ou intenção do aluno ao escrever as respostas.
De acordo com a separação dos grupos, para melhor ilustração dos resultados, foram
construídos gráficos para cada resposta e estes estão disponíveis abaixo.
Defina o estudo da
astronomia
Estudo dos astros
tais como,
estrelas planetas
e meteoros
4
Estudo do céu
3
2
Estudo dos signos
zodiacais
1
6
Número de respostas
Número de respostas
5
O que é um elemento químico?
A menor partícula
de um composto
químico
3
2
Substâncias
químicas com
caracteristicas
especificas
0
Suponha que você fosse capaz de
criar um elemento químico, qual
seria o mais fácil de ser formado?
Por quê?
Hidrogênio, por
ser o mais
simples
8
6
4
Qualquer um, pois
possuem os
mesmos
constuintes
2
0
Você já esteve em um
observatório ou planetário?
Número de respostas
10
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Sim, planetário
Sim, observatório
Não
A astronomia já foi utilizada
alguma vez em suas aulas, como
recurso ao ensino de ciências?
6
Número de respostas
Número de respostas
4
1
0
12
Compostos
químicos que
estão na tabela
periódica
5
5
Sim, Matemática
4
Sim, Matemática,
e Química
3
2
1
Sim, Matemática,
Química e Física
Não
0
Gráficos 1,2,3,4 e 5: Disposição dos resultados obtidos para
cada pergunta do questionário 1, realizado antes da
apresentação.
O que é um átomo?
Onde surgem os elementos
químicos?
8
8
6
5
Menor partícula
química indivisivel
4
Um elemento
químico
3
2
Número de respostas
Número de respostas
7
Nas estrelas
6
Nas estrelas e
supernovas
4
Após o Big Bang,
estrelas e
supernovas
2
1
0
0
Como é possível descobrir a
composição química de uma
estrela?
Qual molécula essencial para a
vida e por que?
12
Através de sua
cor
4
Através dos
espectros de
raias
2
Através de
observações com
telescópios
0
Número de respostas
Número de respostas
6
10
Água, pois permite
reações químicas
com mais
facilidade
8
6
Água, pois reagiu
com os compostos
da terra primitiva
4
2
0
Quais disciplinas do ensino médio
poderiam utilizar a astronomia
como ferramenta de estudo?
Número de respostas
10
8
Química e Física
6
4
2
Química, Física,
Matemática e
Biologia
0
Gráficos 6,7,8,9 e 10: Disposição dos resultados obtidos para
cada pergunta do questionário 2, realizado após a
apresentação.
Todas as respostas foram agrupadas de forma a interpretar os resultados de
forma mais sucinta e representativa e com isso podemos avaliar alguns
aspectos relevantes nas respostas encontradas.
Começando pelo primeiro questionário percebe-se facilmente que cerca de
37% dos alunos confundem astronomia com astrologia, e que outros 37% não
sabem explicar o correto estudo da astronomia.
Muitos não sabem explicar o que é um elemento químico embora quase
todos saibam que o Hidrogênio é o elemento mais simples e, portanto o que
requer menos energia para se formar.
Quanto as perguntas que não possuíam uma resposta certa 63% diz nunca
ter visitado um observatório ou planetário e 45% diz nunca ter ouvido sobre
astronomia na escola.
No segundo questionário a pergunta sobre o que é um átomo pretendia
confrontar suas respostas com as respostas do primeiro questionário sobre o
que era um elemento químico. Mais de 63% confirma que um átomo é o
mesmo que um elemento químico embora esta porcentagem não tenha sido
encontrada na pergunta do primeiro questionário. O restante ainda afirma que
um átomo é uma partícula indivisível.
Com a apresentação os resultados obtidos nas seguintes perguntas foram
mais coerentes do que algumas perguntas do primeiro questionário, divergindo
por pequenos detalhes, porém com algumas exceções.
É claro, baseado nas respostas do primeiro questionário, que o uso da
astronomia no ensino das disciplinas de ciência no ensino médio é escasso
quando não nulo. Alunos de escola particular, que no Brasil sabe-se está muito
a frente das escolas públicas em termos de ensino, confundiram astronomia
com astrologia e ainda caracterizaram elementos químicos como “compostos”.
Percebe-se também que não é do hábito do aluno frequentar observatórios
ou planetários, porém com a recém-inauguração do planetário do parque
escola SABINA, o acesso a estes recursos astronômicos está mais viável.
Durante a palestra muitos conceitos químicos e físicos, como espectros de
raias e o efeito Doppler, foram utilizados e de acordo com os próprios alunos,
estes nunca haviam sido mencionados em sala de aula.
Após a apresentação pode-se perceber com os resultados do segundo
questionário que a percepção de astronomia e de elementos químicos dos
alunos ficou mais apurada, é muito prematuro dizer que isso é um resultado
definitivo, pois talvez estas respostas, por mais cuidado que se teve nos
questionários, pode ter sido influenciada pela memória recente dos alunos.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
A astronomia envolve as quatro principais áreas das ciências: Química,
Física, Matemática e Biologia. No entanto ela é muito pouco utilizada por
professores e pelo próprio sistema de ensino como ferramenta de aprendizado
destas disciplinas.
De acordo com os resultados obtidos dos questionários realizados e dos
diálogos com os alunos pode-se perceber que o incentivo dado ao aluno é
basicamente o do impulso de que sem formação não conseguiram empregos
qualificados e consequentemente não conseguiram dinheiro. Esqueceu-se que
por mais importante que seja um emprego, com ele deve vir a motivação e o
entusiasmo pelo que se faz. A ciência é uma ferramenta inesgotável de
recursos que atrai cada vez menos estudantes.
Ao longo dos anos vem diminuindo cada vez mais a possibilidade de olhar
para o céu e observar constelações e planetas, isto devido a poluição da
atmosfera e ao excesso de luzes nas grandes cidades. É necessário incentivar
o estudo através das mais diversas ferramentas, e neste caso não só um
estudo de química ou física como até mesmo o da própria astronomia.
Não é intenção deste trabalho remoldar o sistema de ensino brasileiro, mas
sim criar alternativas quanto tantas outras já demonstradas, para incentivar o
estudo baseando-se em ferramentas de fácil acesso aos alunos, para que
desta forma o sistema de ensino contribua com cidadãos mais racionais e com
maior cultura, capazes de escolher suas carreiras baseando-se em suas
próprias características, e não em dinheiro, e se possível, contribuir com mais
cientistas para o futuro.
REFERÊNCIAS
 MORAIS, Antônio Manuel Alves. A Origem dos Elementos Químicos: Uma
Abordagem Inicial. São Paulo: Livraria da Física, 2010.
 MOURÃO, Ronaldo Rogério de Freitas. Nascimento, Vida e Morte das
Estrelas: A Evolução Estelar. Rio de Janeiro: Editora Vozes, 1995.
 GLEISER, Marcelo. Poeira das Estrelas. São Paulo: Editora Globo, 2006.
 GLEISER, Marcelo. Criação Imperfeita: Cosmos, Vida e o Código Oculto da
Natureza. Rio de Janeiro: Editora Record, 2010.
 SAGAN, Carl. Cosmos. Brasil, Rio de Janeiro: Francisco Alves Editora,
1983.
 IVANISSSEVICH, Alicia et al. Astronomia Hoje. Rio de Janeiro: Instituto
Ciência Hoje, 2010.
 OPARIN, Aleksandr Ivanovich. A Origem da Vida. São Paulo: Editora Vitória,
1956.