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Introdução
A disciplina de Química está intrinsecamente ligada a diversos aspectos do cotidiano, desde o preparo de uma refeição até a compreensão de fontes de energia, sejam elas renováveis ou não. Seu estudo se desenvolveu inicialmente a partir de observações, seguidas de experimentos que buscavam comprovar os fenômenos observados. Em alguns casos, os experimentos eram conduzidos objetivando descobrir algo ainda desconhecido, expandindo os limites do conhecimento científico.
O conhecimento químico contribui para a aplicação de conceitos abstratos em situações concretas do dia a dia, além de auxiliar no desenvolvimento de novos materiais, medicamentos e tecnologias. Ademais, é essencial para capacitar as pessoas a enfrentarem os desafios do mundo moderno (Leal, 2009; Prsybyciem; Silveira; Sauer, 2018). Segundo Birch (2018, p. 205), "[...] hoje, a química inteligente não é fazer apenas o que você precisa; é encontrar uma maneira que lhe permita fazer isso sempre".
À correlação entre os aspectos conceituais químicos e empíricos dá-se o nome de funcionamento da Química, que envolve as particularidades representacionais, teóricas e fenomenológicas. De acordo com Astolfi e Develay (1995, p. 14), "[...] o funcionamento da Química é o modo como essa forma de conhecimento organiza suas explicações (conceitos, teorias) e seus esquemas representacionais (símbolos, fórmulas) em correlação com os fenômenos (fatos) de interesse da Química e dos químicos".
É necessário que os aspectos fenomenológicos, representacionais e teóricos sejam indissociáveis e articulados ao processo de ensino e aprendizagem, visto que é inadequado trabalhar com apenas a memorização de fórmulas, definições e equações químicas. Além disso, não é possível observar de forma empírica as substâncias e conceitos abordados em sala, o que torna a disciplina de difícil compreensão e abstrata, resumida ao âmbito microscópico. Uma abordagem centrada apenas nas representações fará com que os estudantes tenham dificuldades em aprender o assunto (Leal, 2009; Medeiros; Rodrigues; Silveira, 2016; Mossi; Vinholi Júnior, 2022).
Muitas vezes, um certo formalismo permeia a abordagem de determinados conteúdos, o que dificulta o processo de aprendizagem, especialmente pela falta de aplicabilidade prática no cotidiano. Esta abordagem clássica frequentemente desconsidera o entrelaçamento entre os mundos microscópico e macroscópico, contrariando a ideia de representação de um conceito. Como apontam Astolfi e Develay (1995), os conceitos químicos devem interferir em um conceito já existente. Assim, sem aplicabilidade, a construção do conhecimento químico torna-se inviável.
Caso não sejam desenvolvidas atividades contextualizadas, reflexivas e que promovam debates capazes de aguçar a criatividade, o processo de ensino baseado na transmissão e recepção de conteúdos continuará a prevalecer, no qual os estudantes se tornam apenas coletores de informações. Isso pode gerar desmotivação, tornando a disciplina desinteressante. Além disso, observa-se a ausência de uma reflexão epistemológica e pedagógica nesse modelo de ensino, que não contempla uma transposição didática, ou seja, a transformação do saber científico em saber escolar (Astolfi; Develay, 1995; Gonçalves; Goi, 2022).
Como aponta Leal (2009, p. 35), "[...] o Ensino de Química é social, já que se faz através de relações humanas institucionalizadas na escola, como parte de um processo maior de (re)produção sociocultural". Discussões no âmbito das mudanças climáticas, da produção de medicamentos, da busca pela cura de diversas doenças e da facilidade oferecida para atividades domésticas, por exemplo, acontecem constantemente, o que reforça o entrelaçamento da Química com a sociedade (Medeiros; Rodrigues; Silveira, 2016). A Base Nacional Comum Curricular (BNCC) (Brasil, 2018) preconiza a realização de atividades contextualizadas que integrem os assuntos curriculares à realidade contemporânea, considerando seus contextos históricos, sociais e culturais.
Astolfi e Develay (1995, p. 26) afirmam que a incumbência do ensino é dupla: "[...] dar aos alunos chaves essenciais permitindo-lhes responder a questões científicas e técnicas em sua vida cotidiana, e ao mesmo tempo desenvolver neles atitudes, métodos de pensamento que se aproximem dos que as ciências lançam mão em seu laboratório". Para isso, deve ocorrer a transformação do conhecimento químico em conhecimento escolar, no qual as bagagens culturais trazidas pelos estudantes, assim como seus conhecimentos prévios sobre o assunto, devem ser consideradas a fim de favorecer o processo de ensino (Leal, 2009; Moreira, 2017).
É importante a construção do conhecimento científico com base em observações cotidianas, situando o estudante no confronto com aspectos vivenciados pela própria realidade, rompendo com conhecimentos intuitivos. O saber está ligado à sociedade, à tecnologia e ao meio ambiente; assim, é possível aprender e reconstruir o conhecimento a partir das preocupações individuais. Para conteúdos que envolvem, principalmente, muita abstração e complexidade, é necessário considerar os saberes prévios, quando existentes, e o tempo destinado para o desenvolvimento das atividades em prol da aprendizagem (Bachelard, 1996).
A conexão direta entre o Ensino de Química, considerando os saberes prévios dos estudantes e os eventos naturais ou tecnológicos, promove a formação de conhecimento sobre o ambiente e a habilidade de modificá-lo. Nesse contexto, a didática do professor desempenha um papel fundamental, assim como o conjunto de atividades a serem desenvolvidas, as quais se guiam por observações, experimentação, jogos e uma variedade de fontes de informação para estimular a pesquisa e despertar o interesse pelo conteúdo estudado (Medeiros; Rodrigues; Silveira, 2016).
O processo de uma Aprendizagem Significativa Crítica (ASC) ocorre justamente por meio da interação entre o conhecimento novo e o conhecimento que o aprendiz já possui. Essa interação não é literal, nem arbitrária, permitindo que o novo conhecimento seja incorporado de forma significativa (Moreira, 2010). Como resultado, o conhecimento prévio, denominado também como subsunçor ou ideia-âncora, é enriquecido, diferenciado e ampliado em termos de significados, tornando-se mais estável ao longo do tempo, haja vista a consideração de diversos aspectos, sejam eles de cunho social, ambiental ou até político no âmbito escolar, culminando na Teoria da Aprendizagem Significativa Crítica (TASC).
Neste estudo, propõe-se uma sequência didática desenvolvida para incentivar o pensamento crítico e reflexivo dos estudantes, partindo da TASC sob uma perspectiva de contextualização do processo de ensino e aprendizagem na Química, especificamente na compreensão dos compostos inorgânicos (ácidos, bases e óxidos) a partir do tema gerador chuva ácida.
A questão central que orienta esta pesquisa é: como uma sequência didática estruturada, fundamentada na TASC pode promover o desenvolvimento do pensamento crítico e reflexivo em estudantes de Química? Para responder a essa questão, desenvolvemos atividades que incentivam a análise e a síntese dos conceitos, permitindo aos estudantes compreenderem a presença dessas substâncias e suas contribuições para a chuva ácida.
Teoria da Aprendizagem Significativa Crítica associada à experimentação
Ao levar em conta o saber prévio para facilitar a assimilação de novos conteúdos, estamos aplicando a Teoria da Aprendizagem Significativa (TAS) desenvolvida na década de 1960 pelo psicólogo educacional David Paul Ausubel. Essa teoria ressalta a relevância do conhecimento prévio como o principal elemento para a eficácia do processo de ensino e aprendizagem (Ausubel; Novak; Hanesian, 1980; Moreira, 2011).
Segundo Ausubel (2003), a psicologia educacional preconiza que o fator isolado mais importante que impacta e, consequentemente, potencializa a aprendizagem é justamente aquilo que o estudante já possui como saber, o qual, por meio disso, o professor pode tomar como base para guiar, fundamentar e desenvolver suas ações em sala de aula. Masini (201, p. 17)1 aponta que essa teoria visualiza a educação através de várias vertentes:
[...] relação do homem com o mundo que o cerca; relação de quem ensina com aquele que aprende; relação do compreender de quem ensina com o compreender de quem aprende; relação do conteúdo a ser ensinado com o que aquele que aprende já conhece; relação do que se propõe ensinar com as condições de quem vai aprender - seus interesses, nível de elaboração, representações e conceitos disponíveis nessa programação de ensino.
As relações mencionadas acima dentro do contexto escolar se dão, respectivamente, entre o estudante e a comunidade, entre o professor e o estudante, em que o primeiro atua como grande mediador desse processo, entre o conhecimento prévio e o subsunçor existente na estrutura cognitiva do aprendiz, que é um dos fatores primordiais para que ocorra a Aprendizagem Significativa (AS), entre a potencialidade do conteúdo e o subsunçor específico, considerando o uso de um material potencialmente significativo, e, por fim, o contrato didático que deve existir dentro do ensino.
Segundo Masini (2011), é necessário compreender que a aprendizagem ocorre de acordo com características particulares intrínsecas dos sujeitos, como a individualidade de cada um e a propensão a compreender, inseridas na relação do ser que aprende com o objeto do conhecimento e na interação entre o professor e o aprendiz, respeitando o contexto sociocultural ao qual pertencem. Atribuir significados ao sujeito do conhecimento considera a capacidade de compreender e refletir.
Nos trabalhos de Costa (2020) e de Chirone, Moreira e Sahelices (2021), por exemplo, evidencia-se que o pesquisador Marco Antônio Moreira, maior representante nesse estudo no Brasil, incluiu o aspecto da criticidade em uma abordagem mais contemporânea, significando que é imprescindível a preocupação dos professores em promover um olhar crítico e reflexivo nos estudantes. Com base em estudos desse autor, e no último capítulo do livro Ensinar como uma atividade subversiva, de Postman e Weingartner (1969), acrescentou-se a palavra crítica à teoria, culminando na TASC, para fomentar e corroborar o processo de ensino de aprendizagem, trazendo novas discussões e reflexões (Moreira, 2010).
Moreira (2010) pontua que, por meio da ASC o sujeito consegue se integrar em sua cultura sem ser dominado por ela, lidando positivamente com as mudanças, manejando a informação de forma eficaz diante da grande disponibilidade e velocidade com que ela flui, aproveitando-a e desenvolvendo a tecnologia sem se tornar um tecnófilo. Complementarmente, conforme o trabalho de Gulis (2022, p. 5), "[...] a aprendizagem significativa crítica é relevante por viabilizar ao indivíduo fazer parte substantiva da sua cultura (na medida em que compreende seus conceitos) sem ser subjugado por ela (tornando-se capaz de se contrapor criticamente a esses conceitos)".
Sob esse ponto de vista, a ASC capacita o indivíduo a se integrar à sua cultura, ao mesmo tempo em que lhe permite se posicionar criticamente em relação a ela. É uma maneira de enxergar o mundo que habilita a pessoa a participar das atividades de seu grupo social, mas também lhe oferece a possibilidade de identificar situações em que a realidade diverge e impede parte do grupo social de entender e assimilar suas visões de mundo (Moreira, 2017).
Por meio desse tipo de aprendizagem, é possível trabalhar com a incerteza, a relatividade, a não causalidade e a probabilidade, sem criar dicotomias entre diferenças, compreendendo que o conhecimento é uma construção nossa, representa o mundo e não o captura diretamente (Nascimento, 2022). Adicionalmente, Moreira (2017) assevera que a ASC é uma aprendizagem com significado e criticidade, distante do modelo preconizado pela educação bancária, cuja consciência crítica é desnecessária, anulando o poder criador dos estudantes. Há uma busca de relações entre os conteúdos e os aspectos históricos, culturais e sociais do conhecimento.
A ASC acontece quando as práticas pedagógicas favorecem a mudança conceitual da estrutura cognitiva do estudante por meio da interação entre os seus saberes prévios e as novas informações. Moreira (2010) elaborou onze princípios programáticos, apresentados no quadro 1, que atuam como facilitadores da aprendizagem, relacionados à teoria, porém de forma menos extrema e mais possível de ser realizada. As sugestões a seguir mostram-se viáveis de aplicação em sala de aula e, ao mesmo tempo, trazem críticas em relação ao que geralmente é praticado nesse ambiente.
Quadro 1 11 princípios facilitadores da TASC
| Princípios da TASC | Conceito geral |
|---|---|
| 1 Conhecimento prévio | Os saberes prévios hierarquicamente organizados são a principal variável a instigar a ASC. |
| 2 Interação social e questionamento | O professor e o estudante compartilham significados, há troca de questionamentos ao invés de respostas. |
| 3 Descentralização do livro didático | Não focar exclusivamente no livro, buscar outros recursos complementares. |
| 4 Aprendiz como perceptor/representante | O estudante percebe o mundo e o representa, considerando as percepções anteriores que possui, logo não é um mero receptor. |
| 5 Conhecimento como linguagem | A chave para compreender um determinado conhecimento está em entender a linguagem associada a ele. Cada área tem sua peculiaridade. |
| 6 Consciência semântica | O significado reside nas pessoas, não nas palavras: depende do contexto em que está inserido. Alguns significados surgem a partir de experiências e, portanto, podem mudar. |
| 7 Aprendizagem pelo erro | O erro faz parte do processo e não deve ser desconsiderado, mas sim somado à intervenção pedagógica, para que o saber seja construído a partir da superação desse erro. |
| 8 Desaprendizagem | Quando o aprendizado anterior nos limita a compreender os conceitos do novo saber, enfrenta-se uma situação que requer a realização de um processo de desaprendizado. |
| 9 Incerteza do conhecimento | O conceito de incerteza na compreensão nos alerta para o fato de que nossa percepção do mundo é principalmente moldada pelas definições que estabelecemos, pelas perguntas que fazemos e pelas metáforas que empregamos. |
| 10 Não utilização do quadro de giz | Não se limitar apenas ao quadro de giz ou quadro branco, é importante aliar-se a outras estratégias. |
| 11 Abandono da narrativa | O professor precisa promover discussões em sala para que todos participem, fugindo da centralidade em que apenas o professor fala. |
Fonte: elaborado pelos autores e pela autora.
Os princípios são interligados, pois, em conjunto, fomentam uma visão integrada da educação, na qual os estudantes são encorajados a atribuir sentido, questionar de maneira crítica, empregar conceitos em situações significativas e interagir com outros para ampliar sua assimilação. Tal metodologia não só facilita a aprendizagem de conteúdos, como também estimula o pensamento crítico, a inovação e a habilidade de solucionar desafios de modo eficiente (Almeida et al., 2021; Moreira, 2010).
O estudante precisa desenvolver habilidades de interpretação, negociação de saberes, ser crítico e saber aceitar críticas. A BNCC (Brasil, 2018) enfatiza essas características, segundo as quais os sujeitos são responsáveis por seu próprio processo de aprendizagem, que reconhece a importância de trazer o conhecimento em sala vinculado ao dia a dia e analisá-lo de forma reflexiva. Complementarmente, conforme o trabalho de Andrade e Zeidler (2023), é imprescindível a superação de visões simplistas que comprometem a compreensão acerca da experimentação, sendo importante a promoção de atividades que instiguem o protagonismo dos sujeitos.
Dentro desse cenário, é fundamental promover a experimentação, considerando os princípios da TASC, estimulando a participação ativa dos envolvidos, que não devem apenas observar, mas também contribuir ativamente com o desenvolvimento das atividades. Assim, será possível aprimorar habilidades cognitivas no ambiente em que a atividade acontecer. Esse enfoque traz vantagens significativas no âmbito escolar, desde que as atividades sejam cuidadosamente planejadas, explorando situações cotidianas e com foco na investigação.
O modelo pedagógico por investigação-estruturação, por exemplo, visa auxiliar os sujeitos cognoscentes a se apropriarem do saber por meio de determinadas pesquisas, investigação e, posteriormente, pela estruturação dessas investigações. Eles possuem conhecimentos prévios, ideias sobre a sociedade, sobre o mundo, e isso é considerado como a representação do estudante. A intenção é instigar conflitos sociocognitivos que possam conduzir à ação pedagógica em si. Os diálogos entre os estudantes, a capacidade de surpreender, investigar, remodelar enunciados anteriores, entre outros aspectos, fazem parte desse modelo (Astolfi; Develay, 1995).
Nascimento (2022), em seu estudo, fez uso da experimentação atrelada à TASC de forma problematizada, visando ao desenvolvimento de habilidades cognitivas, cuja temática abordava os princípios da Termoquímica. Essa inter-relação promoveu uma ASC nos estudantes da 2° série do ensino médio, ao passo que engendrou a autonomia deles e possibilitou a contextualização, pois conseguiram reconhecer e aplicar princípios termoquímicos na resolução dos exercícios.
Souza (2021) atesta que são módicos os estudos que instiguem a dinamicidade em sala de aula e, à vista disso, valorizem os subsunçores dos sujeitos. Ressalta que os professores devem se questionar: Qual(is) teoria(s) orienta(m) a sua prática? cujo intuito é promover uma reflexão epistemológica sobre seu fazer pedagógico, buscando suplantar práticas tradicionais reverberadas no âmbito escolar. Um dos pontos é a importância da experimentação, trazendo a desconstrução da ideia de que o ambiente escolar é tácito, sem dinamismo.
Suplementarmente, Barberá e Valdés (1996) asseveram que aprender a fazer ciência deveria ser valorizado no ensino superior durante o trabalho realizado no laboratório, já que o objetivo é a formação de pessoas com capacidade investigativa. Giordan (1999) ressalta a importância dessa atividade no ensino, que não seja apenas um complemento à teoria, mas uma parte integrante da construção do saber, associando-se ao que foi visto e abarcando tanto os aspectos microscópicos como macroscópicos, tornando-se essencial no currículo. Na próxima seção há uma discussão acerca da SD atrelada à experimentação como os passos a serem realizados.
Aplicação da sequência didática: discussão das etapas
Conforme Hodson (1994), para que haja uma avaliação crítica acerca da experimentação a ser realizada, devem ser feitas algumas indagações: (1) a atividade realizada pode motivar os estudantes? Há formas alternativas para motivá-los? (2) Os estudantes adquirem conhecimentos relacionados às técnicas de laboratório necessárias para a execução da atividade? (3) A atividade realizada contribui para uma melhor compreensão dos saberes científicos?; (4) Qual imagem os estudantes adquirem com isso, e como ela se relaciona com o saber científico?; (5) Em que medida a experimentação pode promover atitudes éticas?
Os estudantes devem explorar sua capacidade de compreender e avaliar os modelos e teorias para atingir o objetivo proposto, assim como devem ser estimulados para o desenvolvimento da atividade. Da mesma forma que o saber científico, muitas vezes, é construído pela consolidação ou substituição de teorias, as atividades destinadas à produção de conhecimento devem acontecer com base na compreensão, possibilitando que, caso não haja ideias adequadas, os estudantes sejam estimulados a produzir novos conceitos (Gonçalves; Goi, 2022).
As vivências e conhecimentos prévios dos estudantes devem ser considerados e, consequentemente, deve-se enfatizar a necessidade de argumentar e analisar o fenômeno por meio da possibilidade de diálogos em sala. Dessa forma, a experimentação fará sentido para o sujeito, já que o conhecimento existente na sua estrutura cognitiva auxiliará no processo de ensino e aprendizagem.
Segundo Prsybyciem, Silveira e Sauer (2018), o uso da experimentação investigativa pode proporcionar que os estudantes sejam ativos no âmbito escolar, desde que condicionados a isso. Para tanto, é necessário desafiá-los e motivá-los na resolução de problemas, promover a problematização e incentivar o trabalho em grupo. Isso ajuda também na interação dos conceitos prévios com os novos para engendrar uma ASC. Lemke (2006) afirma que a atividade realizada no laboratório deve ser de caráter comunitário, na qual o professor deve oportunizar a formação de equipes, assim como instigar a colaboração.
A realização individual das atividades propostas no laboratório muitas vezes promove uma compreensão superficial, distorcida e inconsistente do fenômeno em si (Hodson, 1994). Na experimentação, é essencial que haja discussão sobre as atividades realizadas por meio de interações discursivas e debates, não esquecendo de interligar os aspectos teóricos, representacionais e empíricos (Andrade; Zeidler, 2023).
Conforme Araújo (2013), uma SD é um conjunto de atividades organizadas de forma sistêmica com base em núcleos temáticos e procedimentais. Ela tem como objetivo orientar o processo de ensino de forma progressiva, proporcionando aos estudantes uma série lógica de atividades e/ou desafios que os auxiliem no alcance do aprendizado do conteúdo proposto.
No trabalho de Pereira (2021), por exemplo, foi utilizada uma SD, cujo público-alvo foi estudantes do ensino médio, implementada por meio da experimentação virtual devido à pandemia. Contudo, o autor assevera que é possível realizar de forma presencial utilizando materiais de baixo custo. Os assuntos contemplados na sua pesquisa foram soluções, capilaridade e cromatografia.
Filgueiras, Silveira e Vasconcelos (2023) propuseram o uso de uma SD cujo tema foi a solubilidade de compostos orgânicos. A atividade também foi associada ao uso da experimentação, tendo como objetivo condicionar o protagonismo na construção do saber ao utilizar materiais do dia a dia com o intuito de contextualizar os aspectos químicos existentes.
Ademais, o quadro 2 traz a SD a ser desenvolvida. Nos próximos tópicos haverá uma explanação acerca das atividades de cada etapa, destacando os princípios facilitadores da TASC presentes no quadro 1.
Quadro 2 Etapas da realização da SD
| Etapa | Aula | Atividades previstas |
|---|---|---|
| Apresentação/Familiarização | 1 | Apresentação da proposta de trabalho e/ou observação das aulas para a familiarização com a turma. |
| Discussão Prévia | 2 | Aplicação do questionário denominado pré-teste para sondar os conhecimentos prévios. |
| Desenvolvimento da experimentação: proposição do problema | 3 | Intervenção com aulas expositivas e dialogadas. Discussão do texto referente à temática chuva ácida. |
| 4 | Intervenção com aulas expositivas e dialogadas dos conteúdos referentes aos compostos inorgânicos ácidos, bases e óxidos. | |
| Experimentação | 5 | Apresentação da pergunta norteadora para o levantamento de hipóteses. |
| 6 | Aplicação da atividade e discussão com os estudantes dos fenômenos observados. | |
| Finalização | 7 | Apresentação do mapa conceitual e elaboração do texto. |
| 8 | Resolução do questionário inicial. |
Fonte: elaborado pelos autores e pela autora.
Etapas 1 e 2: apresentação e aplicação do questionário
A aplicação do questionário denominado pré-teste, utilizado como artifício nos trabalhos de Beber (2018), Nascimento (2022) e Pires e Sá (2021) e sugerido por Filgueiras, Silveira e Vasconcelos (2023), tem como objetivo sondar os saberes prévios, fator essencial dentro da TASC. Moreira (2010) afirma que os estudantes não são receptáculos vazios, mas o ponto de partida para todo o processo de aprendizagem; exemplos, problemas e objetivos de aprendizagem surgem a partir do entendimento individual.
Moreira (2017, p. 4) assevera que "[...] a interação cognitiva entre conhecimentos novos e prévios é a característica chave da aprendizagem significativa, aprendizagem com significado, compreensão, capacidade de aplicação, de transferência". O princípio 1 (quadro 1) é primordial para uma ASC, pois a aprendizagem acontece a partir do que já sabemos (Nascimento, 2022). O questionário a ser aplicado pode ser baseado em questões de vestibulares ou subjetivas. Possíveis erros nas respostas poderão ser observados e utilizados para fomentar as aulas teóricas.
O erro frequentemente encontrado em debates propostos não deve ser negado ou encarado como um aspecto negativo, mas como essencial para a compreensão do conteúdo. A análise crítica dos erros é crucial para o progresso no campo do conhecimento científico, considerando-se o estudante como um participante ativo, cujas ideias e pensamentos devem ser levados em consideração. Ressalta-se que, se o erro for protegido e/ou defendido, pode transformar-se em um obstáculo epistemológico, ou seja, um entrave na aprendizagem, como foi destacado pelo filósofo francês Gaston Bachelard (Bachelard, 1996).
Adicionalmente, conforme o princípio 7 do quadro 1 - aprendizagem pelo erro -, Moreira (2010) acrescenta que ao questionarmos o conhecimento prévio, dizendo não a ele, mas ao mesmo tempo aceitando-o, conseguimos progredir e evoluir, superando-o ou ressignificando conceitos. É importante reordenar esses saberes em uma nova ordem de racionalidade, entendendo que esse processo não significa erradicá-los, mas usá-los a nosso favor (Faria; Recena, 2020).
Nascimento (2022) e Almeida et al. (2022) ratificam no princípio 8 - desaprendizagem -, que é preciso aprender a desaprender, ou seja, a não usar conceitos e estratégias irrelevantes ou inadequados para a sobrevivência, reelaborando conceitos indevidos. Não se trata de eliminar algum conhecimento já adquirido na estrutura cognitiva, o que, aliás, é impossível quando a aprendizagem foi significativa, mas de não utilizar como base para novos aprendizados (Moreira, 2010).
Etapa 3: explanação do assunto e proposição do problema
Nesse momento, serão realizadas aulas expositivas e dialogadas, considerando os resultados do questionário aplicado. O professor pode incitar discussões e dúvidas acerca das questões propostas. Para facilitar esse processo, o texto gerador abaixo, que será introduzido, abordará o tema da chuva ácida, auxiliando no processo de contextualização do assunto e na sua compreensão. O assunto será trabalhado tanto no aspecto químico como no aspecto ambiental, como ponto de partida para a abordagem dos conteúdos ácidos, bases (segundo Arrhenius) e óxidos. Será dado um enfoque ao pH, fator imprescindível nessas discussões.
Texto gerador
Entendendo a chuva ácida: será que mata?
A Chuva Ácida é contumaz em grandes
centros industriais cuja capacidade é alterar substancialmente
os ecossistemas, atingindo animais e vegetais, assim como
deteriorar estruturas. Agora será se esse problema acontece
apenas em cidades industrializadas?
A água da chuva não
é totalmente pura, pois sempre carrega componentes da atmosfera,
o próprio gás dióxido de carbono (CO2), também conhecido como
gás carbônico, ao se dissolver na água, acaba formando o ácido
carbônico (H2CO3), o que a torna um pouco ácida com um potencial
hidrogeniônico (pH) aproximadamente igual a 5,6. O pH serve para
medir o grau de acidez, basicidade e neutralidade de
determinadas substâncias. Se o pH for menor que 7 (pH<7)
significa dizer que há ácido presente na composição, agora se
for maior 7 (pH >7) há a presença de substância alcalina
(básica). E se for exatamente igual a 7? Define-se como chuva
ácida a precipitação contendo substâncias cujo pH seja inferior
a 5,6, ou seja, mais ácida que o normal. O que causaria essa
diminuição do pH? Dica: problema comum referente ao aquecimento
global.
O ácido carbônico formado é muito fraco, o que
não compete à água uma diminuição brusca do pH. Diferentemente
do CO2, os óxidos de enxofre (SOx) e de nitrogênio (NOX)
presentes na atmosfera formam ácidos fortes, aumentando a acidez
da água da chuva. Adicionalmente, há uma preocupação com o
fenômeno do efeito estufa que ocasiona também o aquecimento
global, haja vista que são os mesmos gases formadores envolvidos
no fenômeno chuva ácida. Essa é causada pela poluição da
atmosfera, na qual pode acarretar muitos problemas para as
plantas, animais, solo, água, construções e, também, às pessoas.
Um dos problemas é a reação desse ácido com metais e carbonatos
atacando muitos materiais usados na construção civil.
Reações semelhantes ocorrem com os óxidos de nitrogênio.
Como o ar é formado de gás nitrogênio (N2) e gás oxigênio (O2),
durante as tempestades, a Chuva Ácida pode ser transportada
através de longas distâncias, podendo cair em locais em que não
há fonte de poluentes causadores do fenômeno. Esse é,
principalmente, local, pois a composição da chuva depende dos
poluentes lançados naquele mesmo lugar. Algumas vezes, as nuvens
poluídas se deslocam, regando áreas mais afastadas com sua água
ácida. Os principais agentes poluidores, típicos de regiões
altamente industrializadas, são os óxidos de enxofre e
nitrogênio, que, dissolvidos em água, formam os ácidos sulfúrico
(H2SO4) e nítrico (HNO3). Agora pergunto: qual a importância de
evitar essa problemática? O que o governo poderia fazer para
ajudar a minimizar ou findar essa problemática? É possível?
Fonte: elaborado pelos autores e pela autora.
É importante realizar a leitura inicial do texto gerador, fazendo pausas nas perguntas propostas para que os estudantes possam expor suas opiniões. Isso ajudará a instigar a curiosidade e até mesmo o interesse, visando à contextualização e à criticidade. De acordo com os princípios 3, 10 e 11 (quadro 1), a adoção de materiais variados e criteriosamente selecionados, em vez de focar exclusivamente nos livros didáticos ou na lousa/quadro de giz, é fundamental para promover uma ASC. Espera-se que o estudante levante discussões que agreguem à formação de seus conceitos e narrativas próprias, assumindo o protagonismo, e que tenha mais espaço para falar e explanar seus pensamentos.
As reações químicas envolvidas na formação da chuva ácida podem ser apresentadas na lousa ou em slides, discutindo seus efeitos nocivos no meio ambiente e, posteriormente, atentando-se à última indagação do texto de cunho reflexivo, com o propósito de promover estratégias que ajudem a superar a problemática. Salienta-se que o uso do livro e do quadro não deve ser abolido, mas também não deve ser a única forma de explorar os conteúdos.
De acordo com Moreira (2010), perante o princípio 5 - conhecimento como linguagem -, cada linguagem, tanto em termos de seu léxico como de sua estrutura, representa uma maneira singular de perceber a realidade. Praticamente tudo o que chamamos de conhecimento é linguagem. A familiarização com os aspectos químicos mencionados no texto possibilitará uma maior compreensão do conteúdo em questão, permitindo reflexões mais aprofundadas dentro da SD proposta.
O ensino voltado para o estudante, com o professor atuando como mediador, é aquele em que o estudante se expressa mais e o professor se expressa menos. Permitir que ele se manifeste envolve a utilização de métodos que possibilitem debates, renegociação de conceitos, apresentação verbal ao grupo dos resultados de atividades colaborativas e a prática de dar e receber feedback.
As categorias que surgiram neste estudo desempenharam uma função na orientação das discussões da pesquisa. Os metatextos derivados dessas categorias foram destrinchados e discutidos a partir de nosso referencial teórico, incorporando fragmentos das poesias de Patativa do Assaré que foram objeto de análise.
Etapa 4: Experimentação
Neste momento, o professor lança a seguinte pergunta norteadora para direcionar os estudantes: O que pode ser feito para identificar nas substâncias do cotidiano, como comidas ou produtos de limpeza, se possuem ácidos ou bases em sua composição?
Isso condiz com o princípio 2 - interação social e questionamento -, cujo propósito é instruir a formulação de questionamentos ao invés de propor soluções. Busca-se incentivar a utilização prática e criativa do conhecimento teórico que possuem. O compartilhamento de significados resulta da negociação entre estudante e professor, no entanto isso precisa incluir uma constante troca de perguntas ao invés de respostas. Tais aspectos remetem ao princípio 9 - incerteza do conhecimento -, no qual nosso conhecimento é algo que nós mesmos construímos e pode conter equívocos, já que isso depende da forma como o desenvolve A presença do professor nesse processo de discussão é muito importante para verificar o que será possível fazer dentro da realidade disponível, além de discutir possíveis obstáculos de compreensão e eventuais equívocos no que foi tratado. O foco deve ser sintetizar e organizar os saberes adquiridos nas aulas de forma prática, com o professor atuando como articulador da interdisciplinaridade e facilitador do processo.
Ele deve oportunizar a formação de equipes na execução dos experimentos, assim como instigar a colaboração.
Esse intercâmbio de ideias favorece uma compreensão mais profunda do assunto à medida que há uma colaboração mútua, criando um ambiente de aprendizado coletivo que fortalece a construção do conhecimento. Em concordância com a BNCC (Brasil, 2018), a competência específica 1 do documento destaca a importância de analisar fenômenos naturais, assim como processos tecnológicos, almejando propor ações individuais e/ou coletivas que contribuam para o benefício da sociedade e do meio ambiente, minimizando até mesmo impactos ambientais. Tais aspectos devem fazer parte do planejamento, visando ao dinamismo e à interdisciplinaridade alinhada à contextualização dos saberes.
Em relação aos conteúdos propostos no texto gerador, os conceitos de ácidos e bases neste estudo serão tratados conforme o químico Arrhenius, expresso segundo Brown, Lemay e Busten (2005, p. 566) da seguinte maneira: "[...] os ácidos são substâncias que, quando dissolvidas em água, aumentam a concentração de íons H+. De forma semelhante, as bases são substâncias que, quando dissolvidas em água, aumentam a concentração de íons OH-".
Para medir a acidez ou basicidade de uma solução, usamos uma escala denominada escala de pH. Para isso, utiliza-se equipamentos eletrônicos ou indicadores. Um indicador ácido-base é uma substância que apresenta uma determinada coloração em meio ácido e outra em meio básico. A fenolftaleína e o papel de pH são exemplos de indicadores muito utilizados no laboratório. No caso da fenolftaleína, em meio básico apresenta coloração vermelha, enquanto em meio ácido fica incolor. Há também os naturais, como o repolho roxo e a beterraba.
Para a preparação do extrato de repolho roxo, por exemplo, é importante ferver, em torno de 15 minutos, 50 gramas em uma quantidade de água que o cubra. Posteriormente, deixar decantar por dez minutos e filtrar. Em seguida, transferir o líquido para um recipiente apropriado, como, por exemplo, um béquer. Os estudantes podem usar mais de um indicador e pesquisar os métodos de preparo, permitindo que escolham a forma como irão conduzir o processo, o número de substâncias que testarão e quais indicadores utilizarão.
O quadro 3 indica as cores possíveis quando se utilizam os indicadores naturais. Os valores aproximados de pH foram medidos com papel universal de pH e baseados em análises laboratoriais.
Quadro 3 Valores de pH com o nome das cores aproximadas
| Valor de pH | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 13 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cor aproximada | Vermelho | Rosa | Roxo | Azul | Azul esverdeado | Verde | Amarelo |
Fonte: elaborado pelos autores e pela autora.
Serão necessários tubos de ensaio ou béqueres para que os estudantes depositem coloquem um pouco do material escolhido com base na pergunta norteadora, separadamente. Cada recipiente deve ser rotulado com um número de identificação da substância escolhida, de forma aleatória, para evitar dúvidas sobre qual é a substância, conforme indicado no quadro 4. Nele há sugestões de substâncias que poderão ser sugeridas pelos estudantes com base nas aulas anteriores.
Quadro 4 Exemplo de preenchimento a ser utilizado
| Material | Coloração | Ácido ou Base |
|---|---|---|
| Suco de limão | ||
| Sabão em pó | ||
| Suco de laranja | ||
| Detergente |
Fonte: elaborado pelos autores e pela autora.
Feito isso, adicionar uma pequena quantidade do indicador com o uso de um funil ou de uma seringa e observar a mudança de cor apresentada. Os resultados devem ser anotados e registrados no quadro conforme as substâncias escolhidas.
Após esse momento, sugerimos ao professor apresentar três substâncias desconhecidas, e o estudante deverá deduzir se há ácido ou base presente em sua composição, usando o indicador sintético fenolftaleína, caso esteja disponível. As sugestões incluem leite de magnésia, vinagre e água sanitária. Fica a critério dos estudantes decidirem quais substâncias farão parte de cada análise, considerando que o resultado será o mesmo, independente do indicador utilizado. Caso o indicador sintético não esteja disponível, deve-se utilizar uma alternativa.
Essa atividade configura uma possibilidade de interação dos estudantes, pois estimula a criatividade e um pensamento crítico, elementos que contribuem para a ocorrência de uma ASC (Moreira, 2017). O estudante deve ser visto como um perceptor, conforme o princípio 4, no qual isso indica que o professor está constantemente lidando com as perspectivas individuais dos discentes em determinado momento. Além disso, considerando que as percepções deles derivam de experiências passadas, únicas para cada indivíduo, cada um compreenderá de maneira singular aquilo que está sendo ensinado. Em suma, ser perceptor é estar ativamente engajado na construção do saber, o que requer a capacidade de interpretar de forma crítica e reflexiva.
Lunetta (1998) destaca a importância do uso do laboratório no processo de ensino e aprendizagem e pontua que atividades investigativas são necessárias em razão do levantamento de hipóteses para, posteriormente, analisá-las. Os estudantes podem executar as atividades de forma coletiva para investigar os fenômenos, promovendo interações sociais positivas e um ambiente satisfatório que conduza a ações heurísticas e aprendizado colaborativo.
A cultura dos sujeitos deve ser preservada e respeitada, pois cada um tem o seu tempo de aprendizagem e entendimento mediante as atividades diversificadas realizadas nesse processo de inter-relação entre teoria e prática, o que pode culminar em uma ASC. A TASC aponta para a ultrapassagem das práticas tradicionais de ensino, como métodos isolados, situações estáticas e certezas (Moreira, 2010).
Hodson (1994) destaca que muitas vezes os estudantes não conseguem realizar tarefas consideradas simples em laboratórios com precisão e compreensão devido a forma como as atividades são orientadas. Diante disso, a participação ativa dos sujeitos é imprescindível para a compreensão e o aprendizado.
Em suma, a experimentação, conforme os trabalhos de Beber (2018), Prsybyciem, Silveira e Sauer (2018), Pereira (2021), Pires e Sá (2021) e Souza (2021) e ajuda na construção do saber de forma ativa, instigando uma predisposição para aprender, o que é uma condição essencial para a ocorrência de uma AS, conforme Moreira (1999), que favorece a evolução dos conceitos estudados na teoria.
Gonçalves e Goi (2022) discutiram em seu trabalho sobre a importância da experimentação investigativa, que incentiva os sujeitos a buscarem novas representações ou procedimentos para resolverem questões propostas pelos professores, despertando o desejo de propor soluções até atingir o objetivo proposto. Dessa forma, tornam-se protagonistas no processo de ensino e aprendizagem.
Etapa 5: Aplicação do mapa conceitual
Ao final das atividades, propõe-se a apresentação de um mapa conceitual pelo professor, conforme a figura 1, elaborado com o uso do software gratuito Cmap Cloud, para ajudar no processo de aquisição dos saberes e esclarecer dúvidas remanescentes. Os estudantes, organizados em equipes, deverão elaborar um texto baseado no mapa que será apresentado em sala, podendo utilizá-lo como fonte de consulta.
Ao final do processo, poderá ser promovida uma roda de leitura para que as esquipes leiam suas produções, verificando o que há de diferente em cada texto e apontando sugestões de melhorias. Como complemento, desenhos representando alguns pontos do mapa podem ser feitos para tornar a atividade mais dinâmica, ficando a critério da equipe.
Mossi e Vinholi Júnior (2022) também fizeram uso dessa ferramenta de ensino fundamentada na TAS, aliando-a à experimentação, evidenciando uma boa evolução cognitiva dos conceitos referentes ao estudo da oxirredução na área da Química. No trabalho de Oliveira, Aquino e Cavalcante (2020), a ferramenta foi utilizada com o objetivo de promover uma ASC dentro do contexto das tecnologias digitais de informação e comunicação, mostrando ser uma estratégia potencialmente promissora. Os autores reforçam que variadas estratégias, desde que bem aplicadas, levam a uma ASC.
Almeida et al. (2021) utilizaram o mapa com enfoque Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente acerca do tema ‘drogas’ para compreender os seus efeitos nocivos, visando a uma formação crítica e reflexiva. O estudo abordou os impactos na sociedade e no meio ambiente, permitindo uma ressignificação desse tema, além de promover uma ASC. O professor deve proporcionar estratégias de ensino relacionadas à área ambiental, suscitando debates que fomentem novos processos de reflexão sobre a realidade ambiental vigente. Assim, é possível discutir as ações humanas e suas consequências, promovendo maior conscientização.
Em relação à última pergunta do tema gerador, ela pode ser retomada ao final do processo, incentivando os estudantes a exporem suas opiniões, uma vez que a TASC, além de promover a compreensão em vários aspectos do conteúdo, também incentiva para uma análise crítica das questões sociais, políticas e/ou culturais relacionadas ao conhecimento em estudo. Essa abordagem busca promover o pensamento crítico e a responsabilidade cidadã.
Além disso, essa reflexão condiciona os estudantes a revisarem suas perspectivas particulares e se engajarem em ações que promovam impactos positivos na sociedade. A TASC reconhece a ligação entre o aprendizado pessoal e o ambiente social mais amplo, visando capacitar os estudantes a atuarem como agentes de mudança em suas próprias realidades.
O princípio 6 (quadro 1) indica que, independentemente dos significados atribuídos às palavras, eles são dados pelas pessoas. No entanto, as pessoas não conseguem atribuir significados às palavras que estejam além desvinculadas de suas próprias experiências. Isso ressalta a importância do conhecimento prévio, isto é, dos significados anteriores na assimilação de novos significados. Quando o aprendiz não consegue, ou não está disposto a criar esses significados, a aprendizagem torna-se mecânica e sem significado (Moreira, 2010).
Adicionalmente, Almeida et al. (2021, p. 6) reiteram esse princípio, afirmando que é preciso "[...] desenvolver a consciência semântica, onde cada indivíduo entende que ele mesmo atribui significados às coisas". Daí a importância do conjunto de atividades anteriores para a aplicação desta, pois ajuda no processo de inter-relação dos saberes, auxiliando aqueles com dúvidas sobre um conteúdo explorado durante o percurso.
Ademais, Costa (2020) pontua que refletir sobre uma ASC envolve buscar formas de estimular a aprendizagem por meio do diálogo, adotando atividades em grupo que incentivem os estudantes a compartilharem suas produções, discutir resultados e receber feedbacks, além de promover momentos para apresentações orais.
Considerações finais
Por meio da introdução da experimentação por investigação, é possível que os estudantes enfrentem dificuldades no processo de planejamento da atividade, especialmente na resolução da questão proposta. Todavia, esse processo pode estimular a curiosidade, a interação e a reflexão deles. Nesse sentido, os resultados deste estudo confirmam a relevância da abordagem investigativa na realização de experimentos.
Ademais, espera-se incentivar uma maior adoção dessas atividades por parte de professores que buscam aprimorar suas práticas na sala de aula.
A experimentação, na forma proposta, está relacionada à TASC, e destaca-se pela relevância de um processo educacional que ultrapassa simplesmente a transmissão do conhecimento. Os princípios dessa teoria, de forma geral, estão interligados, condicionando a motivação dos estudantes a não apenas assimilarem informações, mas também a compreendê-las, questioná-las e aplicá-las a situações cotidianas. Nesse sentido, a TASC foge da memorização, promovendo uma compreensão crítica e aprofundada do conteúdo, que se relaciona com vivências individuais e coletivas, valores e o contexto social.
Assim, os estudantes participarão ativamente do processo de aprendizagem ao interrelacionar os saberes prévios com os novos, o que instiga a curiosidade e a reflexão. Esses aspectos facilitam a retenção do novo conhecimento, além de atender ao contexto cultural e social em prol da sociedade, respeitando os valores e incentivando a responsabilidade social.
Nesse viés, a SD revela-se como uma ferramenta educacional que colabora efetivamente com a prática de ensino, propiciando aos professores a oportunidade de variar suas ações pedagógicas, e de desenvolver atividades que possam promover uma ASC. Por fim, a SD contribui consideravelmente para a introduzir conceitos relacionados aos ácidos e bases no contexto do tema gerador chuva ácida.
