Dossiê Tecnologia, Comunicação e Conhecimento
EICHLER, M. L.; et al.
Computadores em educação química: equilíbrio químico e princípio de Le
Chatelier
Marcelo Leandro Eichler1
José Claudio Del Pino2
RESUMO
Computadores em educação química: equilíbrio químico e princípio de le chatelier. Neste
artigo, realizamos um panorama sobre da didática das ciências e apresentamos uma síntese de
pesquisas acerca das concepções alternativas dos estudantes em relação ao equilíbrio químico.
Tal percurso pela educação química é útil para a abordagem de programas de computador
que incluem a temática do equilíbrio químico. Assim, discutimos a inclusão das representações
dos diferentes níveis de explicação da química (macroscópico, simbólico e submicroscópico)
nos materiais didáticos computacionais.
Palavras-chave: objetos de aprendizagem; informática educativa; educação química.
ABSTRACT
Computers in chemical education: chemical equilibrium and le chatelier’s principle. In this
paper the authors show an overview of science education and a synthesis of researches on the
student’s alternative conceptions on chemical equilibrium. This panorama by chemical education
is useful for dealing with computer programs that include the topic of chemical equilibrium.
Thus, we discuss the inclusion of representations in different levels of chemical explanation
(macroscopic, submicroscopic and symbolic) in software education and learning objects.
Keywords: learning objects; informatics education; chemical education.
1 Licenciado em Química, Doutor em Psicologia do Desenvolvimento, Departamento de Química – CFM
(UFSC), Campus Universitário – Trindade, Florianópolis - SC, 88040-970, [email protected]
2 Licenciado em Química, Doutor em Engenharia de Biomassa, Área de Educação Química, Instituto de Química
(UFRGS), Av. Bento Gonçalves, 9500 – Sala D-114,Porto Alegre – RS, 91501-970, [email protected]
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1 – Introdução
Os primeiros artigos que tratam do uso de computadores no ensino de equilíbrio químico
datam de 1965. No Journal of Chemical Education, o primeiro foi publicado em março desse
ano. Nele, Bard e King (1965) sugeriam que os problemas de equilíbrio químico, especialmente
aqueles envolvendo equilíbrio iônico, ocupavam uma larga porção do currículo de química,
durante a graduação, assim, uma outra opção para a solução das equações, à época, diferente
das tradicionais, envolveria métodos gráficos ou numéricos. Dessa forma, apresentavam a
formulação de programas de computadores para resolver problemas de equilíbrio químico.
Para eles, a vantagem da utilização de computadores residia no fato de que:
[…] um programa nessa forma não requer tediosas combinações de equações algébricas,
ele contém um programa geral (rotina) em que as equações são resolvidas, bastando
especificar os valores de constantes, as concentrações analíticas e escolher o formato de
apresentação dos dados. (BARD e KING, 1965, p. 127)
O programa foi escrito em uma linguagem de computador usualmente utilizada: FORTRAN1.
Apenas oito meses depois, no mesmo periódico, Zajicek (1965), também, apresenta um
programa para o ensino de equilíbrio químico, dessa vez, elaborado em FORTRAN II. Nele,
verificamos um importante avanço, uma vez que um segundo programa de computador é
usado para converter as concentrações de cada espécie, que participa do equilíbrio, em frações,
tornando-se mais conveniente a elaboração de diagramas de distribuição, como o que está
reproduzido na Fig. 1 (a qual apresenta o diagrama de distribuição das espécies protonadas
do EDTA – ácido etilenodiaminotetracético, que pode ser genericamente designado por H4L
– conforme o pH), que, na época, apresentavam alguma novidade e não estavam disseminados
nos livros didáticos. Em função disso, o autor não deixa de dar seu depoimento sobre as
vantagens do uso de computadores no ensino e na aprendizagem de química:
[…] agora que computadores digitais de alta velocidade estão se tornando disponíveis mais
amplamente, sua aplicação nas salas de aula tem aumentado, [....], sistemas que eram
discutidos de forma qualitativa ou aproximativa podem, agora, ser tratados exatamente,
com os resultados disponibilizados aos estudantes. (ZAJICEK, 1965, p. 622)
Figura 1 – Diagrama de distribuição das concentrações parciais durante uma reação química.
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Embora o autor cite, nas conclusões, que os diagramas de distribuição são úteis nas salas de
aulas, não apresenta resultados para corroborar os seus argumentos ou ainda, faça alguma
reflexão acerca da possibilidade de representação dos gráficos das concentrações parciais em
diferentes pH, por exemplo. Além disso, o autor apenas afirma que os diagramas de distribuição
eram utilizados em suas aulas tanto com calouros de química, quanto com estudantes de
química inorgânica teórica – a ideia, sobre química teórica, à época, seguramente, é diferente
da que se tem atualmente; a química teórica está muito relacionada à química computacional –
e, em sua última frase, conclui com uma indicação que, devido ao distanciamento temporal e
tecnológico, soa risível: “o tempo de utilização dos computadores é razoavelmente [fairly, no
original] modesto, os dados são obtidos utilizando um IBM 1620 em 25 minutos [sic]”
(ZAJICEK, 1965, p. 624)
No Journal of Chemical Education (JCE), a partir de então, começam a ficar, cada vez, mais
frequentes os artigos que advogam pela utilização de computadores no ensino de química.
Até que, em 1979, surge a secção Computer Series do (JCE). No primeiro artigo da nova série,
A Tool, Not a Gimmick (cuja versão poderia ser “uma ferramenta, não um truque”), Moore e
Collins (1979), relatam os resultados da força-tarefa que teve por objetivo disseminar
informações sobre a educação química baseada em computadores. Nesse artigo, razoavelmente
longo para a tradição do periódico, os autores dissecam as características potenciais dos
computadores para o ensino e a aprendizagem de química, abordando desde as linguagens
dos computadores (FORTRAN, BASIC, PASCAL) até a “transportabilidade” dos materiais
didáticos baseados em computadores (hardware, software e documentação).
Quando os autores elencam o que os computadores podem fazer, apresentam uma classificação
dos tipos de software em que já aparecem as tecnologias, e suas metodologias subjacentes, que
iram ser mais fortemente disseminadas. Assim, escrevem sobre os tutoriais relacionados à
instrução assistida por computadores (computer-assisted instruction, CAI, em inglês) e sobre a
aprendizagem ampliada com simulações computacionais (computer-enhanced learning via simulations,
CELSIM, em inglês). Ou seja, já na ocasião, mostravam alternativas que davam mais ênfase,
ora ao ensino, com relativa substituição do papel do professor, como no caso dos CAI’s, ora
à aprendizagem, através da defesa da utilização de simulações em propostas pedagógicas não
diretivas. Atualmente, nas propostas metodológicas da educação à distância e no projeto
pedagógico subjacente aos softwares educativos e aos objetos de aprendizagem, observamos
ainda essa tensão entre a orientação do ensino e as possibilidades de aprendizagem.
Algum tempo depois, em outro periódico, aparece um artigo que faz uma relação entre o uso
de computadores no ensino de química e as metodologias e as propostas didáticas discutidas
no âmbito da comunidade dos educadores em ciências. Assim, Hameed, Hackling e Garnett
(1993) apresentam um pacote CAI, que seria baseado no modelo de mudança conceitual,
cujo um dos objetivos seria corrigir as concepções errôneas dos estudantes acerca do equilíbrio
químico, utilizando as capacidades gráficas dos computadores para apresentar representações
simbólicas significativas de processos dinâmicos e dependentes do tempo.
Portanto, nas próximas secções, realizaremos um panorama sobre a didática das ciências,
apresentaremos uma síntese de pesquisas acerca das concepções alternativas dos estudantes
em relação ao equilíbrio químico. E, por último, indicaremos alguns programas de computador
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que abordam a temática do equilíbrio químico, discutindo a inclusão das representações dos
diferentes níveis de explicação da química (macroscópico, simbólico e submicroscópico), bem
como as propostas pedagógicas subjacentes a esses materiais didáticos computacionais.
2 – Um panorama sobre o ensino de química
A investigação sobre as concepções alternativas dos estudantes para os conhecimentos científicos
é uma das principais ênfases das pesquisas realizadas no campo da didática das ciências. Em
relação aos conceitos da química, diversos autores abordadam esse assunto nos últimos anos,
entre eles Barker (2000), Fensham (2002) e Taber (2000 e 2001).
Conforme Fensham (2002), os estudantes não iniciam o estudo das ciências com mentes
vazias. Eles possuem ideias ou concepções anteriores sobre vários fenômenos científicos e
sobre conceitos introdutórios de química, em particular. Muitas delas persistem firmemente,
tornando-se uma forma diferente, ou alternativa, de entender os conceitos da química
apresentados pelos professores ou pelos livros didáticos. Nesse sentido, é importante considerar
as relações empíricas e teóricas nos processos de ensino e de aprendizagem de química, além
de considerar que a formação de conceitos científicos é um processo longo, dinâmico e
mediado socialmente (ECHEVERRIA, 1996). As pesquisas em didática das ciências revelam,
ainda, que as características do pensamento dos alunos evoluem com a idade e com a instrução,
mas são frequentes mesmo entre aqueles que já foram submetidos ao ensino formal
(MORTIMER, 1995).
A permanência dessas ideias, após as aulas tradicionais de ciências, colocou em evidência a
necessidade de se construir uma nova perspectiva para o ensino de ciências, que levasse em
consideração os resultados das pesquisas. Essa nova perspectiva foi articulada em propostas
que consideram haver um desenvolvimento paralelo de ideias em relação às noções já existentes.
Tal desenvolvimento resulta em explicações alternativas que podem ser empregadas em um
momento e em uma situação apropriados (SCOTT, 1987).
De acordo com Taber (2001), a maioria das concepções alternativas em química não deriva
da experiência cotidiana do mundo dos estudantes. Nessa disciplina, ao contrário do que
ocorre com a biologia e com a física, por exemplo, os enquadramentos disponíveis para dar
sentido a conceitos abstratos, como modelo atômico ou geometria molecular, derivam somente
do entendimento que os estudantes fazem de conceitos anteriormente ensinados. É interessante
verificarmos, como indica Taber (2000), que as concepções alternativas têm sido descritas nas
diferentes áreas científicas e vêm sendo evidenciadas em estudantes de diversos níveis de
ensino, da escola primária até a graduação. Nesse sentido, esse autor, sugere que quando um
professor de ciências inicia um tópico de seu conteúdo programático, deve considerar que os
estudantes possuem ideias inconsistentes acerca do material apresentando. O professor, dessa
forma, deveria pressupor as possíveis concepções alternativas manifestas por seus alunos para
elaborar suas estratégias de ensino, visando a uma melhor compreensão conceitual.
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– As diversas concepções acerca do equilíbrio químico
Conforme Machado e Aragão (1996), alguns aspectos são essenciais para a compreensão do
estado de equilíbrio químico: a igualdade de rapidez das reações de formação de produtos e
de reconstituição de reagentes; a reversibilidade das reações; a coexistência de reagentes e
produtos em um mesmo recipiente; bem como o dinamismo que envolve a reorganização
constante das espécies reagentes e dos produtos da reação.
As ideias alternativas, parciais ou errôneas, sobre esses aspectos essenciais podem ser encontrados
em compêndios de pesquisas sobre as concepções alternativas dos estudantes aos conhecimentos
químicos. As investigações compiladas por Barker (2000), realizadas em diferentes países,
mostram as principais noções das crianças e dos adolescentes sobre o equilíbrio químico:
a) consideram-no como estático, análogo aos pratos de uma balança, contendo massas iguais;
b) veem as reações direta e inversa como transformações separadas e independentes, não
pertencendo a um mesmo sistema químico;
c) há, por parte dos alunos, uma relação aritmética simples entre as concentrações dos reagentes
e os produtos em equilíbrio, mais comumente, que elas são iguais. Consideram que a constante
de equilíbrio (K) aumenta quando o equilíbrio é restabelecido, após mudar a concentração de
um reagente, e não levam consideração o efeito da temperatura sobre o valor de K,
demonstrando uma falta de habilidade para julgar quando K é constante, ou quando e como
K muda. Tendem a associar um alto valor de K a uma reação muito rápida;
d) pensam que a rapidez1 da reação direta aumenta a partir do momento em que os reagentes
são misturados até o momento em que o equilíbrio é estabelecido, refletindo a percepção de
que as reações diretas e inversas são eventos separados. Acham que mudar as condições da
reação química resulta em um aumento na rapidez da reação favorecida e um decréscimo na
rapidez da outra reação;
e) consideram que as concentrações de reagentes e de produtos são iguais em equilíbrio, o que
pode favorecer à conclusão de que existe uma relação direta entre a igualdade de rapidez e a
concentração;
f) em relação ao princípio de Le Chatelier tratam todas as substâncias na reação de maneira
independente, ao invés de visualizar interações entre elas. Expressam a noção de que o equilíbrio
é restabelecido somente quando todos os reagentes adicionais forem consumidos. Essas ideias
dos alunos indicam que existe um modelo de “duas reações” para equilíbrio químico – nesse
último caso, se um reagente foi adicionado, então a reação direta continuaria a consumir o
material extra, enquanto a reação inversa permanecia inalterada.
Outras pesquisas sobre os conceitos de equilíbrio químico, realizadas em países de línguas
latinas, as quais não foram contempladas no compêndio de Barker (2000), podem contemplar
o quadro acerca das concepções alternativas dos estudantes. Pereira (1989) evidenciou que os
alunos relacionam o estado de equilíbrio químico à ausência de alterações nos sistemas e que
há estudante que consideram a existência de reagentes e de produtos em compartimentos
separados. Machado e Aragão (1996) apontaram as dificuldades dos estudantes nas apropriações
do aspecto dinâmico do equilíbrio químico, do significado da constante de equilíbrio e da
diferença entre o fenômeno e as suas representações. Também nesta linha de investigação, a
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bibliografia reporta-nos a Quílez-Pardo (1995 e 1998) que explora a persistência dos erros
conceituais e das dificuldades manifestas pelos estudantes ao resolverem questões referentes
ao conceito de equilíbrio químico e, mais especificamente, à aplicação inadequada do Princípio
de Le Chatelier.
Segundo Tyson e colaboradores (1999), é evidente que estudantes, professores e livros didáticos,
muitas vezes, não compartilham os mesmos significados para as palavras ordinariamente
utilizadas na abordagem do equilíbrio químico. Percebemos que apenas usam as palavras sem
entender o seu significado. Os significados do termo equilíbrio podem até ser suficientemente
discutidos em sala de aula, mas para muitas outras palavras não se costuma dar atenção
especial, tais como: sistema fechado, posição de equilíbrio e deslocamento para a direita ou
para a esquerda. Por exemplo, é muito comum a utilização de expressões como “o equilíbrio
se desloca para a direita (ou para esquerda)”, quando se discute com os alunos o Princípio de
Le Chatelier. Tal expressão é utilizada, também, em muitos exercícios propostos nos livros
didáticos e pode reforçar a concepção da existência de reagentes e produtos em recipientes
separados (MACHADO e ARAGÃO, 1996).
Nesse contexto, o conceito de equilíbrio químico tem sido apontado por muitos autores – e
também por muitos professores – como problemático para o ensino e a aprendizagem de
química (MASKILL e CACHAPUZ, 1989). Ao que parece, tem grande riqueza e potencial
para o ensino de química, uma vez que articula muitos outros temas, tais como: reação química,
reversibilidade das reações, cinética, entre outros. Em geral, as abordagens encontradas nos
livros didáticos, bem como as observadas em salas de aula do ensino médio, tendem a enfatizar
aspectos quantitativos (podemos dizer, algébricos, algorítmicos, computacionais ou
matemáticos) relacionados ao conceito, em detrimento de uma abordagem qualitativa. Porém,
a compreensão acerca do equilíbrio químico é, muitas vezes, dificultada por aplicações acríticas
de conceitos e devido à ênfase nos mecanismos e nos algoritmos, principalmente no caso dos
cálculos numéricos (PAIVA, GIL e FERRER CORREIA, 2002).
Em relação à resolução numérica e ao exercício algoritmo de problemas de equilíbrio químico,
por exemplo, Niaz (1995) apresenta evidências de uma investigação que são contrárias às
ideias dominantes segundo as quais a habilidade de resolver problemas numéricos
(computacionais) leva os estudantes ao conhecimento conceitual, conforme um axioma
inquestionável2 para o ensino de química em cursos introdutórios. Por outro lado, na pesquisa,
foram encontradas evidências para o fato de que os estudantes que possuem um adequado
entendimento conceitual dos princípios subjacentes (por exemplo, que a taxa da reação direta
decresce conforme a reação acontece) alcançam desempenhos muito melhores em aspectos
relacionados ao equilíbrio químico.
Portanto, na maioria das vezes, percebemos que, ao final do estudo desse assunto, muitos
alunos são capazes de calcular constantes de equilíbrio através das concentrações de reagentes
e de produtos e conseguem prever se o equilíbrio se desloca no sentido de favorecer a formação
de reagentes ou de produtos. Mas uma investigação mais detida, que buscasse perceber como
compreendem o que ocorre em um sistema no estado de equilíbrio em nível atômico-molecular,
provavelmente, revelaria que essa compreensão é superficial, inadequada ou ineficiente. Ou
seja, a mera execução mecânica de cálculos, sem o estabelecimento de relação com os aspectos
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observáveis e mensuráveis, bem como com aqueles aspectos relacionados aos modelos
conceituais sobre a constituição das substâncias, dificulta e, em alguns casos, pode impossibilitar
a compreensão dos aspectos fundamentais do conhecimento acerca do estado de equilíbrio
químico (MACHADO e ARAGÃO, 1996).
Uma pesquisa sobre modelos de ensino de equilíbrio químico presentes em livros didáticos
de química, para o nível médio, permitiu perceber que, algumas vezes, os modelos de ensino
são usados de maneira inadequada pelos autores de livros didáticos (MILAGRES e JUSTI,
2001). Por exemplo, a maioria dos desenhos somente descreve ou ilustra algum sistema, não
fundamentando nenhuma discussão em relação aos conceitos científicos. Além disso, alguns
desenhos estão colocados na lateral das páginas, o que pode não chamar a atenção dos alunos.
Outro ponto que merece ser destacado é a ausência de modelos de ensino capazes de lidar
com a dinâmica do estado de equilíbrio. Em momento algum se evidencia a apresentação da
noção de equilíbrio dinâmico. O uso do modelo molecular de bolas também é um elemento
que deve ser enfatizado. Modelos moleculares desse tipo podem ser ótimos paradigmas de
ensino, pois permitem que os alunos “vejam” os átomos. Todavia, a utilização dos mesmos
nos livros dá-se por meio de representações bidimensionais, que nem sempre são facilmente
“visualizadas” tridimensionalmente pelos alunos. Essa é, sem dúvida, uma limitação dos materiais
impressos. Através da análise realizada pelos autores na pesquisa e das suas conclusões,
destacamos a importância de o professor que, ao trabalhar com qualquer material instrucional,
ou ao elaborar seus próprios modelos de ensino, considere o potencial oferecido pelos
modelos de ensino para, simultaneamente, relevar as ideias prévias dos alunos e de contribuir
para a aprendizagem de conceitos químicos de forma mais coerente com os modelos
consensuais.
Algumas propostas didáticas têm sido apresentadas para superar as dificuldades dos estudantes
em compreender o assunto equilíbrio químico. Raviolo (2006) considera necessário recorrer a
múltiplos recursos de ensino, desde o conhecimento das concepções alternativas dos estudantes,
incorporando os seus resultados, em metodologias propostas pela didática das ciências, como:
a) estabelecer claramente correspondências entre os três níveis de explicação da química
(submicroscópico, simbólico e macroscópico), associando-as à utilização de recursos gráficos;
b) uso de programas computacionais de simulação, os quais possibilitam, de forma simultânea
e sincronizada, ver vídeo do experimento real (macroscópico), animações em nível molecular
do experimento (submicroscópico), equações químicas (simbólico) e gráficos de propriedades
macroscópicos (gráficos);
c) desenvolver experimentos em laboratório de química que contenha riqueza conceitual e que
incorporem representações simbólicas, gráficas e submicroscópicas relativas a características
do estado de equilíbrio químico, a incompleta conversão de reagentes, a coexistência de todas
as espécies no estado de equilíbrio, e seu dinamismo.
4 – O uso de computadores no ensino de equlíbrio químico
Há muitos anos que se declara que o computador pode ser um importante recurso para
promover a passagem da informação ao usuário ou facilitar o processo de construção de
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conhecimento (VALENTE, 2000). Entretanto, a potencialidade dos computadores na educação
depende das relações que se estabelecem entre o usuário e a máquina, envolvendo a relação
dos estudantes e dos professores com o software. Através da análise dos diferentes tipos de
softwares – tutoriais, exercício e prática, modelagem e simulação, jogos, entre outros – é possível
compreender que a aprendizagem não está restrita às suas características, mas sim à interação
do aluno com o material didático computacional (software educativo ou objeto de aprendizagem),
com o professor ou com os outros alunos. Nesse sentido, alguns softwares apresentam
características que favorecem a compreensão, como no caso das simulações; outros, nos quais
certas características não estão presentes, requerem um maior envolvimento do professor,
criando situações para complementá-lo de modo a favorecer a compreensão, como no caso
dos tutoriais.
Vejamos, através de alguns artigos, como é justificada a alternativa da utilização de programas
de computador para a abordagem do equilíbrio químico. Segundo Cullen Jr. (1989), de todos
os tópicos de um curso introdutório de química, as áreas de equilíbrio e de cinética são
algumas das mais difíceis de projetar experimentos laboratoriais quantitativos significativos.
Nesses casos, dados quantitativos apurados, demandam o uso de instrumentos como
pehagâmetros e espectrofotômetros. O custo desse tipo de instrumento em número suficiente
para uma classe inteira está além dos orçamentos da maioria das escolas e de pequenas faculdades.
Portanto, as simulações computacionais de reações químicas são uma alternativa aos atuais
experimentos de laboratório.
Ademais, ao indicarem as vantagens da utilização dos computadores no ensino de equilíbrio
químico, Hameed e colaboradores (1993) sugerem que os microcomputadores têm ao menos
duas vantagens que os tornam valorosos para o ensino. Primeiro, podem prover instrução
individualizada. Isso pode ser vantajoso ao permitir que os estudantes aprendam em seu
próprio ritmo e, com isso, tenham uma avaliação individualizada. Segundo, podem simular
efetivamente muitos fenômenos científicos. Por exemplo, eventos inobserváveis, como o
comportamento molecular, podem ser representados visualmente, tornando-os acessíveis aos
estudantes. Porém, diferentes softwares e materiais didáticos são descritos como simulações.
Quílez-Pardo e Castelló-Hernández (1996) sugerem o ensino de equilíbrio químico, utilizando
simulações em planilhas eletrônicas. Inicialmente, indicam que a confecção e o uso de programas
de computador específicos podem servir para melhorar, de forma substancial, certos aspectos
dos processos de ensino e de aprendizagem, superando os materiais didáticos impressos,
permitindo, além disso, que as aulas tenham um maior componente criativo, possibilitando,
com isso, que o trabalho do professor seja mais efetivo. Então, indicam o uso de um programa
chamado EQUIL, do qual são autores, que utilizava rotinas da planilha de dados Excel 5.0. O
programa consiste na simulação da síntese do amoníaco, sendo possível realizar a variação da
quantidade de substância, da molaridade e da fração molar, sendo, dessa forma, modificados
os resultados e os gráficos do equilíbrio.
Por sua vez, Cullen Jr. (1989), apresenta um programa que ele chama de The Great Chemical
Bead Game, que classifica de simulação. Através desse jogo de contas de vidro, que é utilizado
como analogia, o autor entende que “o conceito de um equilíbrio dinâmico produzindo
concentrações estáticas é, então, demonstrado” (CULLEN Jr., 1989, p. 1023).
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Livros mais recentes de química geral (ATKINS e JONES, 2001; CHANG, 2007) utilizam
animações ou figuras que mostram a evolução de uma reação através da composição, do
desaparecimento e do surgimento de esferas de diferentes cores, representando as substâncias
reagentes e os produtos no sistema reacional. É esse elemento ilustrativo que Cullen Jr. (1989)
quer ressaltar com o jogo digital, mas analógico, das contas de vidro.
Posteriormente, utilizando, ao invés das contas de vidro, os jogos de carta, Huddle, White e
Rogers (2000), também, adaptaram jogos para o computador, tornando-se parte de um
programa CAI. Segundo os autores, de diversos modos, as simulações mimetizam os eventos
submicroscópicos que produzem e, então, mantém o equilíbrio dinâmico. Os gráficos
desenhados ao final dos experimentos simulados são similares aos gráficos de concentração
versus tempo, obtidos em reações reais em laboratório. Além disso, as simulações podem ser
expandidas para incorporar aspectos do princípio de Le Chatelier e demonstrar a constância
da constante de equilíbrio em temperaturas constantes (um aspecto do equilíbrio químico ao
qual os estudantes, em geral, têm dificuldade de se apropriar). Contudo, a questão da analogia
é controversa. Conforme os próprios autores, o tópico equilíbrio químico, devido a sua
dificuldade conceitual para a compreensão dos estudantes, é frequentemente abordado por
meio de analogias, que, muitas vezes, são citadas nos livros-texto. Mas, advertem que as analogias
podem levar a concepções alternativas ou a reforçá-las.
Por outro lado, conforme Santos, Greca e Serrano (2003), no ensino de química, é importante
desenvolver o pensamento químico do estudante. Ou seja, deve-se entender o mundo material
em termos de átomos e de suas moléculas, dos seus arranjos e de seus movimentos, permitindo,
assim, ao aluno relacionar esse mundo submicroscópico aos fenômenos observáveis. É nesse
sentido representacional que as simulações tornam-se frutíferas para a educação em ciências.
Segundo Giordan (2005), a convergência dos meios de representação no ambiente de janelas
também é particularmente atrativa para a educação em ciências, especialmente quando
consideramos a transposição do fenômeno do meio natural para o computador. São
basicamente três as formas de sua transposição: a reprodução em tela do fenômeno filmado,
a animação obtida pela sequência de ilustrações e a simulação por meio da combinação de um
conjunto de variáveis capazes de reproduzir as leis que o interpretam.
Entre essas formas de transposição representacional, as simulações são as mais interativas. De
acordo com Santos e colaboradores (2003), as simulações computacionais permitem explorar
as potencialidades de um modelo que é utilizado para explicar um determinado fenômeno.
Elas servem para entender as propriedades físicas quando não é possível resolver, analiticamente,
um problema por sua complexidade, proporcionam um controle muito grande sobre o
sistema, o que não se consegue em situações experimentais. Além disso, permitem explorar
situações imaginárias. Por isso, defendemos que a utilização de tecnologias educacionais, em
particular, os softwares de simulação, proporciona aos estudantes a oportunidade de manipular
variáveis e, através disso, encontrarem relações entre os conceitos (ORLANDI, CAMARGO
e ANDRADE NETO, 2006). No que diz respeito ao equilíbrio químico, existem softwares que
simulam reações, as quais podem ser selecionadas e manipuladas, como será abordado na
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próxima secção. Essas reações, quando simuladas, apresentam a construção dos gráficos (nível
simbólico) e a representação microscópica de átomos e de moléculas ocorrendo
simultaneamente, desde o estado inicial da reação até atingir o equilíbrio químico da reação.
Nesse sentido, os programas de computador podem utilizar modernas tecnologias para fazer
a sala de aula mais interativa, estimulante e útil para assistir ao estudante na construção de
modelos mentais adequados aos conceitos e aos fenômenos químicos. Russell e Kozma (2005)
sugerem seguir na perspectiva da competência representacional, que envolve a aquisição de
habilidades de visualização química. Entre elas, citam a interpretação e a utilização de símbolos
químicos, de equações químicas, de vários tipos de diagramas estruturais, com diversos formatos
gráficos (incluindo os gráficos espectrais), e de animações de nanoescala como apropriadas
para a solução de problemas e de tarefas na investigação e na compreensão de fenômenos e
de conceitos químicos.
Por exemplo, os programas 4M:CHEM, desenhado por Russell e cols. (1997), e sua expansão
SMV:Chem (RUSSELL e KOZMA, 2005) utilizam uma tela de computador dividida em
quatro janelas, as quais mostram, simultaneamente, vídeos de experimentos reais, de animações
em nível molecular desses experimentos, de representações simbólicas das reações químicas e
de gráficos ou de diagramas das propriedades macroscópicas dos experimentos, conforme a
Fig. 2. As quatro janelas podem ser vistas individualmente ou em combinação. Quando todas
são acionadas, a ação em cada uma delas é sincronizada. A observação sincronizada do
fenômeno químico pode ser pausada ou reiniciada de forma a auxiliar a discussão sobre as
conexões entre as representações simbólica, microscópica e macroscópica. As tecnologias
utilizadas por Russell e cols. (1997) foram HyperCard e C++ para a programação e Macromedia
Director para a elaboração das animações e dos gráficos.
Figura 2: Tela com as múltiplas representações do SVM:Chem
De acordo com Russel e Kozma (2005), as representações múltiplas e coordenadas podem
auxiliar aos estudantes a elaborar modelos mentais mais sofisticados do fenômeno químico.
Elas podem ajudar os estudantes, enfim, a traduzir as informações apresentadas em uma
representação simbólica em outros tipos de representação que permita a compreensão do
fenômeno estudado.
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5 – O softaware de simulação Le Chat e o objeto de aprendizagem Equil
Nesta secção, relacionamos as ideias demonstradas, anteriormente, na apresentação de dois
materiais didáticos computacionais em língua portuguesa. Objetivamos indicar, principalmente,
a apropriação que os desenvolvedores fizeram dos enunciados desenvolvidos no âmbito da
didática das ciências e da educação química.
Primeiramente, apresentamos o programa livre Le Chat II – Simulações em Equilíbrio Químico1 –
, que consiste, basicamente, em uma ilustração no computador, de forma gráfica, do fenômeno
de equilíbrio químico. Na Fig. 3, vemos uma imagem do que é apresentado na simulação. De
acordo com os autores (PAIVA, GIL e FERRER CORREIA, 2003), o software possibilita a
visualização das alterações produzidas em sistemas químicos gasosos por alterações de
concentrações de reagentes ou de produtos, de temperatura do sistema ou de pressão (volume),
as quais o sistema está sujeito, em conformidade com o Princípio de Le Chatelier.
Figura 3: Tela do software de simulação Le Chat II.
No software, a simulação envolve o diagrama de concentração ou de pressão parcial versus
tempo para um sistema químico específico em certas condições iniciais. O valor de energia
livre é indicado, durante a simulação, e os estudantes podem observar suas mudanças até
alcançar o valor zero (no equilíbrio). Também são indicados os valores para entalpia padrão
(Ho) e para entropia padrão (So) das reações.
Em um artigo sobre a utilização desse software em realidade escolar, Morais e Paiva (2006)
listam catorze objetivos a serem trabalhados na abordagem do tema equilíbrio químico através
da utilização de simulações computacionais. Tais objetivos vão desde a associação do estado
de equilíbrio dinâmico ao estado de equilíbrio de um sistema, em que a rapidez de variação de
uma dada propriedade em um sentido é igual à rapidez de variação da mesma propriedade
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no sentido inverso, até ao reconhecimento do papel desempenhado pelo catalisador, que é o
de aumentar a rapidez das reações direta e inversa, para se atingir mais rapidamente o estado
de equilíbrio (aumento da eficiência), não havendo, no entanto, influência na quantidade de
produto obtido.
Além da simulação, o programa possui um editor de roteiros de utilização, que permite aos
professores editarem os seus próprios roteiros sem a necessidade de dominar qualquer técnica
de programação. De acordo com Morais e Paiva (2006), os roteiros de exploração são um
importante material de apoio à exploração das potencialidades de softwares educativos. Perante
uma multiplicidade de opções possíveis, é fundamental fornecermos ao aluno pistas e indicações
para que o caminho percorrido, embora personalizado e construído por ele próprio, gere
aprendizagens significativas. Porém, entendem que é da responsabilidade do professor a forma
como os alunos exploram os programas educativos, apresentados no computador. É neste
contexto que os roteiros de exploração podem revelar-se um instrumento muito valioso,
senão mesmo indispensável, pois podem ser entendidos como uma ferramenta que enriquece
a aplicação pedagógica das tecnologias de informação e de comunicação junto aos alunos.
Do ponto de vista da interação, os roteiros de exploração têm como principal objetivo estreitar
a relação entre as funções do software educativo e os objetivos de aprendizagem pretendidos
pelo professor. Dessa forma, sugerimos que sejam meios para fomentar no aluno o gosto
pela pesquisa, pela reflexão, pela participação ativa na construção do conhecimento e, acima
de tudo, pelo ato de aprender (MORAIS e PAIVA, 2006).
Uma avaliação realizada em ambiente escolar com softwares educativos sobre equilíbrio químico
indicou que o programa computacional Le Chat apresenta uma abordagem que articula o
nível de representação simbólico ao nível submicroscópico simultaneamente, porém não há,
no programa, nenhuma abordagem para a representação macroscópica (ORLANDI,
CAMARGO e ANDRADE NETO, 2006). Assim, sugerimos que para esse nível seja
trabalhado com outro programa, ou em alguma aula prática ou experimental.
Recentemente, surgiu um novo conceito para os materiais didáticos computacionais, ao invés
da produção de softwares educativos, que seriam programas executáveis e dependentes de
plataforma (tais como Windows ou Linux), indicamos o desenvolvimento de objetos de
aprendizagem executáveis on-line, nas próprias páginas da internet, requerem apenas os plug-ins
instalados no navegador
Conforme Churchill (2007), todos os tipos de objetos de aprendizagem parecem ter duas
características em comum: a) eles são digitais, utilizando diferentes modalidades de mídia (e,
algumas vezes, são interativos) para apresentar dados, informações, ideias ou conceitos; b)
eles são produzidos para suportar o uso e a reutilização educacional. Então, o autor propõe
uma definição para os objetos de aprendizagem, sendo assim, seriam uma representação projetada
para proporcionar sua utilização em diferentes contextos educativos (CHURCHILL, 2007, p. 480). É o
contexto educacional que indica como os objetos de aprendizagem serão utilizados, em uma
variedade de circunstâncias esperadas ou imprevistas pelos seus projetistas. Como exemplos,
ele citada as possíveis utilizações como: a) demonstração ou apresentação por parte do professor;
b) iniciação de discussões em sala de aula ou on-line; c) componente de instrução direta por
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educação à distância; ou d) instrumento de mediação em atividades de resolução de problemas
ou como assunto de uma investigação. Além disso, os estudantes podem usar os objetos de
aprendizagem em estudos independentes ou como tarefa de um componente curricular.
Uma vez que os objetos de aprendizagem são projetados para suprir sua utilização em contextos
educacionais, Churchill (2007) propõe uma classificação para os objetos de aprendizagem que
contemplaria: 1) objetos de apresentação; 2) objetos de prática; 3) objetos de simulação; 4)
objetos de modelos conceituais; 5) objetos de informação e 6) objetos de representação
conceitual. Não é o propósito deste artigo fazer a identificação, análise e classificação de
objetos de aprendizagem, portanto, não serão explorados os diferentes tipos de materiais
didáticos computacionais. Mas é preciso fazer uma diferenciação entre um objeto de simulação
e um objeto de modelo conceitual.
Objetos de simulação representam algum sistema ou processo real, por exemplo, a simulação
de um microscópio ou de um multímetro. A simulação permite que o aluno explore,
normalmente, através da tentativa e do erro, os aspectos operacionais do sistema, executando
alguma tarefa que o sistema suporte, possibilitando o desenvolvido de um modelo mental das
funcionalidades do sistema. Esse tipo de programa de computador tem utilidade efetiva na
aprendizagem quando um sistema real precisa ser muito bem conhecido para ser operado
(por exemplo, os simuladores de voo), ou quando o sistema real é caro, não está disponível,
ou a aprendizagem de sua operação é onerosa ou perigosa.
Por outro lado, um modelo conceitual é um tipo de objeto de aprendizagem que representa
uma ou mais ideias ou conceitos relacionados, normalmente, de forma interativa e visual.
Com base em recentes estudos, envolvendo as representações tecnológicas, sugerimos que as
múltiplas representações facilitam a aprendizagem, uma vez que em, diferentes modalidades
(isto é, texto, animações, diagramas, gráficos, notações algébricas, fórmulas, tabelas, vídeos
etc.) são codificadas e organizadas em diferentes modelos mentais, que, quando mentalmente
conectados, produzem uma compreensão mais profunda do assunto em estudo. Assim, a
interatividade e a multimodalidade permitem a criação de objetos de modelos conceituais que
potencializam a representação de ideias e de conhecimentos e não apenas a demonstração ou
a simulação de um procedimento.
O segundo material didático apresentado neste artigo é um objeto de aprendizagem de modelo
conceitual chamado Equil1, que apresenta, durante toda a evolução da reação em estudo – a
formação do gás iodeto de hidrogênio, por meio do gás dos seus elementos constituintes,
H2(g) + I2(g) ”! 2 HI (g) –, a articulação de três níveis de representação de um fenômeno
químico: macroscópico, submicroscópico e simbólico.
Além da apresentação do objeto de aprendizagem, almejamos indicar os caminhos da
apropriação de pressupostos da didática das ciências e da educação química durante o
desenvolvimento do material didático. Entendemos que mostrar as possibilidades e as
dificuldades da produção de objetos de aprendizagem pode ser útil para a reprodução de
experiências de sucesso, como é o caso.
Ci.
Ci.Huma.
Huma.eeSoc.
Soc.em
emRev.
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Perry e Andrade Neto (2005b) indicam que a trajetória de produção do Equil começou no
início de 2004, quando principiou a codificação do objeto de aprendizagem. Sua construção
foi uma resposta do Laboratório de Tecnologia em Ensino de Ciências e Matemáticas, ligado
ao programa de pós-graduação em Ensino de Ciências e Matemática da Universidade Luterana
do Brasil – Canoas – a uma demanda ligada às necessidades relatadas pelos professores e
estudantes de química, em relação ao ensino de equilíbrio químico.
Na ocasião, perceberam as seguintes características das concepções dos alunos: animismo,
superestimação do tamanho das moléculas e crença que moléculas da mesma substância podem
variar consideravelmente de tamanho, de forma e de peso em diferentes estados físico. Por
esta razão, inicialmente, o objeto de aprendizagem foi construído ressaltando apenas o nível
representacional submicroscópico de representação, através da visualização das colisões
moleculares (PERRY, ANDRADE NETO e AMARAL, 2004). Acreditavam, à época, que
seria suficiente para auxiliar o estudante a compreender certos aspectos do equilíbrio químico
(PERRY e ANDRADE NETO, 2005a). Por esse motivo, na referida versão, o nível
macroscópico estava pouco aparente, ao passo que o nível simbólico praticamente inexistia.
Posteriormente, o objeto de aprendizagem fez parte de uma investigação sobre a elaboração
conceitual em ambientes de simulação de equilíbrio químico (ORLANDI et al, 2006). O
experimento em si buscou comparar o Equil com o Le Chat, avaliando uma turma de 104
estudantes dividida em dois grupos: Le Chat, com 46 e Equil, com 58. De acordo com Perry
e Andrade Neto (2005a), os resultados do grupo que utilizou o Equil foram bastante modestos,
em relação aos do grupo que usou o Le Chat. Aqueles que utilizaram esse software mostraram
melhores evoluções, para as variáveis em estudo, do que aqueles que fizeram o uso do Equil,
ao passo que os estudantes que utilizaram o Equil apresentaram bom desempenho apenas
para as variáveis que lidavam com representações do nível submicroscópico. Portanto, os
experimentos evidenciaram que o desempenho do software bastante conhecido, Le Chat, que
explora o nível simbólico, era indiscutivelmente superior ao Equil, cujo conceito de design que
focava, à época, o nível submicroscópico (PERRY e ANDRADE NETO, 2005b).
Tais conclusões motivaram o início de um segundo ciclo de construção do objeto de
aprendizagem Equil, desta vez, com a intenção de articular todos os três níveis de representação
de um fenômeno químico (PERRY e ANDRADE NETO, 2005a). Além disso, a nova
proposta de interface foi submetida à avaliação, através de entrevistas abertas, de professores
com larga experiência no ensino de química. Na entrevista, uma pergunta foi feita: “que
ferramentas o senhor (a) consideraria úteis em um software para ensino de equilíbrio químico?”
A contribuição mais significativa foi a inserção de uma simulação da evolução da rapidez da
reação através do comprimento das setas na equação química.
É durante essa etapa de desenvolvimento do objeto de aprendizagem, que os autores
apropriam-se de um importante postulado da educação química, como se depreende das
seguintes declarações:
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[...] Kozma e Russell, por sua vez, afirmam que o projeto de ambientes
multimídia para ensino de Química deve promover a articulação de
múltiplas formas de representação, pois isto auxiliaria os novatos adquirirem
a habilidade de traduzir entre diferentes formas de representação
(animações, modelos, fórmulas, gráficos etc). Esta é uma habilidade
apresentada por especialistas (PERRY e ANDRADE NETO, 2005a, p.
3).
e:
[De acordo com] Kozma e Russell [...] reformulou-se a hipótese de design
para trabalhar - dentro do âmbito do software, não apenas em sala de
aula - os três níveis de forma articulada, sem sobressair especificamente
determinado nível (PERRY e ANDRADE NETO, 2005b, p. 5).
O resultado da segunda etapa de desenvolvimento resultou no objeto de aprendizagem que
foi premiado no Concurso RIVED de Produção de Objetos de Aprendizagem no ano de
2006. O objeto de aprendizagem é dividido em duas telas. Na primeira, há quatro objetos de
interação, que permitem configurar a temperatura do sistema e a concentração molar inicial
dos reagentes (H2 e I2) e do produto (HI). Na segunda tela, como demonstra a Fig. 4, consta
a simulação em nível submicroscópico, os gráficos de rapidez de reação e de concentração de
reagentes e de produtos, bem como um balão que muda de cor2 de acordo com o estágio em
que se encontra a reação. Todos os elementos da interface estão articulados, ou seja, a
interferência em qualquer um deles modifica os demais. Além disso, no canto inferior direito,
consta um quadro para a modificação do estado de equilíbrio, em que os parâmetros
concentração, pressão e temperatura podem ser alterados, produzindo, assim, um novo estado
equilíbrio, que será estabelecido segundo o princípio de Le Chatelier.
Figura 4: Tela do objeto de aprendizagem de modelo conceitual Equil.
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6 – Conclusão
As ideias dos alunos em relação ao conceito de equilíbrio químico, discutidas neste artigo,
evidenciam uma deficiência na compreensão de aspectos importantes desse conceito, como,
por exemplo, o aspecto dinâmico do equilíbrio químico, o significado da constante de equilíbrio
e da diferença entre os fenômenos e as suas representações. Isto parece ter origem na forma
como é abordado nas aulas de química e nos livros didáticos, uma vez que há pouca ênfase
em aspectos conceituais e qualitativos. Parece-nos não ser suficiente abordá-lo através de sua
definição e da realização de exercícios quantitativos.
Para superar os problemas com a aprendizagem dos conceitos relacionados ao equilíbrio
químico, Machado e Aragão (1996), por exemplo, sugerem diminuir o realce no quadro
negro ou na lousa, na palavra onipotente do professor e no profundo domínio do livro
didático. Sugere-se, então, focalizar o fenômeno. Ou seja, trazer o fenômeno para o centro de
nossa sala de aula, observá-lo.
Conforme essa orientação é fundamental discutir com os alunos as relações entre o fenômeno,
os modelos atômico-moleculares e as representações. É nesse sentido que os recursos digitais,
através de softwares de simulação ou de objetos de aprendizagem de modelo conceitual, podem
ser úteis.
Segundo Nascimento (2007), a promessa dos recursos educacionais digitais na forma de
simulações e de atividades interativas é a de que a aprendizagem torne-se mais efetiva e mais
profunda que a obtida pelos meios tradicionais. O alcance disso requer que os materiais
produzidos atendam simultaneamente múltiplos aspectos: identificação dos objetivos de
aprendizagem, atenção à natureza do conteúdo a ser explorado, a seleção de um contexto
relevante e motivador para o aluno, a interatividade, as formas de suporte e o feedback para o
aluno ao longo da atividade e a aplicação dos princípios que ajudam o processo de
aprendizagem. Entretanto, a quantidade de materiais didáticos computacionais disponíveis
para o ensino e para a aprendizagem de química não é grande e, muitas vezes, o pouco que
existe não é suficientemente disseminado. Por isso, o relato e a reflexão sobre as experiências
de produção desse tipo de material são relevantes como exemplo para novas ações. De
acordo com Perry e Andrade Neto (2005a), as escolhas de design, que determinam a aparência
de uma interface, têm impacto significativos na qualidade do software educativo. Para que tais
decisões obtenham sucesso, devem estar apoiadas em um projeto educacional eficiente em
sua tarefa de apontar o conjunto de requisitos principais. No caso da química, o projeto
educacional deve ser pautado na necessidade de incluir as várias formas de representação
capazes de permitir a visualização das propriedades atômico-moleculares dos sistemas químicos.
Por fim, é preciso registrar que, neste artigo, trouxemos exemplos de exceção para um assunto
em química. Pois, conforme o relato de Nascimento (2007), autores e equipes de produção
de conteúdos digitais, muitas vezes, deixam-se influenciar mais pelo potencial lúdico do que
pelo potencial de aprendizagem de seus produtos, resultando em atividades que entretêm o
aluno, mas com as quais não aprende. Outras vezes, criam situações monótonas e não aproveitam
o potencial de programação do computador para obter níveis altos de interatividade, de
visualização e de manipulação. Nesse sentido, defendemos a necessária formação de uma
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equipe multidisciplinar na qual alunos e professores especialistas em áreas de conhecimentos
trabalhem colaborativamente com pedagogos, professores de informática, programadores e
web designers. Assim, ao compor um objeto de aprendizagem, é muito importante que as equipes
reconheçam a importância de combinar conhecimentos na área específica de um conteúdo
disciplinar com conhecimentos sobre princípios do processo de aprendizagem. Quanto mais
se conhece sobre o processo de aprendizagem, mais convincentes as simulações e atividades
interativas tornam-se como instrumentos ideais para facilitar a aprendizagem. Como quisemos
demonstrar, neste artigo, através dos casos do software de simulação Le Chat e do objeto de
aprendizagem Equil.
Referências
ATKINS, P.W.; JONES, L. Princípios de Química. Porto Alegre: Bookman, 2001.
BARD, A.; KING, D.M. General digital computer program for chemical equilibrium
calculations. Journal of Chemical Education. Vol. 42, n.3, pp.127-131, [s.m.]. 1965.
BARKER, V. Beyond appearances: students’ misconceptions about basic chemical ideas.
London: Royal Society of Chemistry. Disponível em: <http://www.chemsoc.org/networks/
learnnet/miscon.htm>. Acesso em: 15 de agosto de 2005.
CHANG, R. Química Geral. São Paulo: McGraw-Hill, 2007.
CHURCHILL, D. Towards a useful classification of learning objects. Educational Technology
Research and Development. Vol. 55, pp.479–497, [s.m.]. 2007.
CULLEN JR., J. Computer simulation of chemical equilibrium. Journal of Chemical
Education. Vol. 66, nº.12, pp. 1023-1025, [s.m.]. 1989.
ECHEVERRIA, A. R. Como estudantes concebem a formação de soluções. Química Nova
na Escola. Vol. 3, pp. 5-18, [s.m.]. 1996.
FENSHAM, P.J. Implication, large and small, from chemical education research for the teaching
of chemistry. Química Nova. Vol. 25, nº 2, pp.335-339, [s.m.]. 2002.
GANARAS, K.; DUMON, A.; LARCHER, C. Conceptual integration of chemical equilibrium
by prospective physical sciences teachers. Chemistry Education: Research and Practice. Vol.
9, pp. 240-249, [s.m.]. 2008.
GIORDAN, M. O computador na educação em ciências: breve revisão crítica acerca de
algumas formas de utilização. Ciência & Educação. Vol. 11, nº 2, pp.279-304, [s.m.]. 2005.
HAMEED, H.; HACKLING, M.W.; GARNETT, P.J. Facilitating conceptual change in chemical
equilibrium using a CAI strategy. International Journal of Science Education. Vol. 15, nº 2,
pp.221-230, [s.m.]. 1993.
61
Ci. Huma. e Soc. em Rev. Seropédica v. 32 n.1 Janeiro/Junho 45-64 2010
3-COMPUTADORES...35-54.pmd
61
09/02/2012, 09:52
Computadores em educação química:..
HUDDLE, P.A.; WHITE, M.W.; ROGERS, F. Simulations for teaching chemical equilibrium.
Journal of Chemical Education. Vol. 77, nº 7, pp.920-926, [s.m.]. 2000.
MACHADO, A.H.; ARAGÃO, R.M.R. Como os estudantes concebem o estado de equilíbrio
químico. Química Nova na Escola. Vol. 4, pp.18-20, [s.m.]. 1996.
MASKILL, R.; CACHAPUZ, A.F.C. Learning about the chemistry topic of equilibrium: the
use of word association tests to detect developing conceptualizations. International Junior
of Science Education. Vol.11, nº1, pp. 57-69, [s.m.]. 1989.
MILAGRES, V.S.O.; JUSTI, R.S. Modelos de ensino de equilíbrio químico – algumas
considerações sobre o que tem sido apresentado em livros didáticos no Ensino Médio. Química
Nova na Escola. Vol.13, pp.41-46, [s.m.]. 2001.
MOORE, J. W.; COLLINS, R.W. A tool, not a gimmick: An introduction to computer
applications in chemical education. Journal of Chemical Education. Vol. 56, nº 3, pp. 140148, [s.m.]. 1979.
MORAIS, C.; PAIVA, J.C. Usando o programa sobre equilíbrio químico “Le Chat”. Química
– Boletim da Sociedade Portuguesa de Química. nº 100, pp. 87-89, [s.m.]. 2006.
MORTIMER, E.F. Concepções atomistas dos estudantes. Química Nova na Escola. Vol. 1,
pp. 23-26, [s.m.]. 1995.
NASCIMENTO, A.C.A.A. Objetos de aprendizagem: entre a promessa e a realidade. In:
PRATA, C.L.; NASCIMENTO, A.C.A.A. (orgs.). Objetos de aprendizagem: uma proposta
de recurso pedagógico. Brasília : MEC, SEED, 2007.
NIAZ, M. Relationship between student performance on conceptual and computational
problems of chemical equilibrium. International Journal of Science Education. Vol. 17,
nº3, pp. 343-355, [s.m.]. 1995.
ORLANDI, C.C.; CAMARGO, M.; ANDRADE NETO, A.S. Avaliação e aplicação de
simulação computacional no ensino de equilíbrio químico. Acta Scientiae. Vol. 8, nº1, pp.
79-84, [s.m.]. 2006.
PAIVA, J.C.M.; GIL, V.M.S.; FERRER CORREIA, A. The right shift? A problem in chemical
education. Journal of Chemical Education. Vol. 79, nº 5, p.583, [s.m.]. 2002.
PAIVA, J.C.M.; GIL, V.M.S.; FERRER CORREIA, A. Le Chat: simulations in chemical
education. Journal of Chemical Education. Vol. 80, nº1, p.11, [s.m.]. 2003.
PEREIRA, M.P.B.A. Equilíbrio químico: dificuldades de aprendizagem I – revisão de opiniões
não apoiadas por pesquisa. Química Nova. Vol. 12, nº 1, pp. 76-81, [s.m.]. 1989.
Ci. Huma. e Soc. em Rev. Seropédica v. 32 n.1 Janeiro/Junho 45-64 2010
3-COMPUTADORES...35-54.pmd
62
62
09/02/2012, 09:52
EICHLER, M. L.; et al.
PERRY, G.T.; ANDRADE NETO, A.S. A evolução da interface do Equil, e resultados
associados. Em: I Encontro Estadual de Ensino de Física. Porto Alegre: 2005a.
PERRY, G.T.; ANDRADE NETO, A.S. Estratégia de design do software Equil, uma simulação
para ensino de equilíbrio químico e sua comparação, em sala de aula, com o software Le Chat
2.0. Em: Atas do V Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências, Bauru (SP),
2005b.
PERRY, G.T.; ANDRADE NETO, A.S.; AMARAL, F.G. Relato da construção do Colisões:
problematização da interface. RENOTE – Revista Novas Tecnologias da Educação. Vol. 2,
nº2, pp. 2-8, [s.m.]. 2004.
QUÍLEZ-PARDO, J. Persistência de errores conceptuales relacionados com la incorrecta
aplicación del principio de Le Chatelier. Educación Química. Vol. 9, nº 6, pp. 367-376, [s.m.].
1998.
QUÍLEZ-PARDO, J.; CASTELLÓ-HERNÁNDEZ, M. La enseñanza del equilibrio químico
con ayuda de la computadora. Educación Quimica. Vol. 7, nº 1, pp. 50-54, [s.m.]. 1996.
QUÍLEZ-PARDO, J.; LÓPEZ, V. S. Errores conptuales em el estúdio del equilíbrio químico:
nuevas aportaciones relacionadas com la incorrecta aplicación del principio de Le Chatelier.
Enseñanza de las Ciencias. Vol. 13, nº 1, pp.72-80, [s.m.]. 1995.
RAVIOLO, A. Las imágenes em el aprendizaje y em la enseñanza del equilíbrio químico.
Educación Química. Vol. 17, nº. extraordinario, pp. 300-307, [s.m.]. 2006.
RUSSELL, J.; KOZMA, R. Assessing learning from the use of multimedia chemical visualization
software. In: J.K. GILBERT (Ed.). Visualization in Science Education. Amsterdam: Springer,
2005.
RUSSELL, J.W.; KOZMA, R.B.; JONES, T.; WYKOFF, J.; MARX, N.; DAVIS, J. Use of
simultaneous-synchronized macroscopic, microscopic, and symbolic representations to enhance
the teaching and learning of chemical concepts. Journal of Chemical Education. Vol. 74, nº 3,
pp. 330-334, [s.m.]. 1997.
SANTOS, F.M.T.; GRECA, I.M.; SERRANO, A. Uso do software DICEWIN na química
geral. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências. Vol. 3, nº 1, pp. 58-69, [s.m.].
2003.
SCOTT, P. The process of conceptual change in science: case study of the development of
secondary pupil’s ideas relating to matter. In: NOVAK, J. D. (Ed). The proceeding of The
Second International Seminar: Misconceptions and Educational Strategies in Science and
Mathematics. Ithaca (New York): Cornell University, Vol. II, p.404-419, 1987.
TABER, K.S.
Chemistry lessons for universities?: a review of constructivist ideas. University Chemistry
Education. Vol. 4, nº 2, pp. 63-72, [s.m.]. 2000.
63
Ci. Huma. e Soc. em Rev. Seropédica v. 32 n.1 Janeiro/Junho 45-64 2010
3-COMPUTADORES...35-54.pmd
63
09/02/2012, 09:52
Computadores em educação química:..
TABER, K.S. Building the structural concepts of chemistry: Some considerations from
educational research. Chemistry Education: Research and Practice. Vol. 2, nº 2, pp. 123-158,
[s.m.]. 2001
TYSON, L.; TREAGUST, D.F.; BUCAT, R.B. The complexivty of teaching and learning
chemical equilibrium. Journal of Chemical Education. Vol. 76, nº4, pp. 554-558, [s.m.]. 1999.
URHAHNE, D.; NICK, S.; SCHANZE, S. The effect of three-dimensional simulations on
the understanding of chemical structures and their properties. Research in Studies Education.
Vol. 39, pp. 495-513, [s.m.]. 2009.
VALENTE, J.A. O computador na sociedade do conhecimento. Brasília: MEC/SEED,
2000.
ZAJICEK, O.T. A computer program for use in teaching chemical equilibrium. Journal of
Chemical Education. Vol. 42, nº 11, pp.622-624, [s.m.]. 1965.
(footnootes)
1 A família de linguagens de programação conhecida, globalmente, como Fortran foi desenvolvida a partir da
década de 50 do século XX e continua a ser usada atualmente. O nome é um acrônimo recursivo da expressão IBM
Mathematical FORmula TRANslation System. A linguagem Fortran é principalmente usada em Ciência da Computação
e em Análise Numérica. Apesar de ter sido, inicialmente, uma linguagem de programação procedural, versões
recentes de Fortran possuem características que permitem suportar programação orientada por objetos (Wikipédia).
2 A ideia da variação da taxa de reação por tempo (tax rate, em inglês), na maioria das vezes, é descrita, nos livros
didáticos, pela velocidade de reação. Neste artigo, com enfoque didático, queremos indicar que tal termo é
inapropriado para o que ele indica. Sabemos que a velocidade é uma grandeza vetorial, que relaciona a distância de
um percurso por unidade de tempo. Por outro lado, o que é mensurado em relação à cinética é uma grandeza
escalar, a variação das concentrações parciais das substâncias químicas, por exemplo, em um sistema por unidade
de tempo. Uma vez que uma reação química pode ser mais rápida ou mais lenta, entendemos que o termo mais
apropriado é rapidez de reação.
3 Na época, Niaz (1995) chega a sustentar que esse axioma sobre o ensino de química era inquestionável (ou sem
exageros, dominante), nos últimos 30 anos. Segundo a abordagem didática de diversos professores de muitas de
nossas instituições de ensino, parece que ele ainda não foi descartado, apesar dos esforços da comunidade dos
educadores em ciências e das inúmeras publicações, cujos argumentos evidenciam que tal ideia não é um verdadeiro
axioma, mas apenas uma opinião, ainda que poderosa.
4 O programa pode ser baixado, bem como são apresentadas mais informações sobre a sua utilização. Disponível
em : <www.mocho.pt/search/local.php?info=local/software/quimica/lechat2.info>. Acesso em 20 dezembro
de 2009.
5 O objeto de aprendizagem e outras informações sobre o programa podem ser encontrados em:
www.gabriela.trindade.nom.br.
6 Isso por que um dos reagentes, o gás iodo, é violáceo, e os outros componentes do sistema são incolores, assim,
na medida em que o reagente iodo é consumido, a cor é esvaecida.
Submetido em 2010
Aprovado em 2010
Ci. Huma. e Soc. em Rev. Seropédica v. 32 n.1 Janeiro/Junho 45-64 2010
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