Exemplo de vídeo aula com geometria molecular e uso dos balões

Olá, pessoal,

Estou voltando agora para atualizar o blog com mais notícias a respeito de metodologias na área de Química. 
Assistindo aulas no youtube, encontrei um vídeo que fala de geometria molecular e faz alusão ao uso dos balões. No entanto, o professor apenas mostra como já é a orientação da molécula com os balões, sem fazer os alunos construírem o próprio conhecimento. Foi exatamente isso que eu não quis fazer, afinal, a maioria das literaturas sugerem isso, apenas a ilustração, mas talvez isso foi feito porque a vídeo aula é bem mais complicada em termos de interação professor-aluno. O que vocês acham?

Segue o vídeo para conferirem! https://www.youtube.com/watch?v=r4jgsyHYRN8

Metodologia para soluções

A segunda metodologia foi utilizada com alunos da 2ª série do Ensino Médio Regular, em uma turma também mediada pela autora deste trabalho. Neste trimestre, o enfoque em Química Inorgânica (frente trabalhada pela professora) é em soluções, abrangendo desde coeficiente de solubilidade até titulação, passando por unidades de concentração, diluição e misturas de solutos que reagem ou não entre si.

A ideia inicial desta metodologia era apenas inserir o início do conteúdo de soluções, uma vez que, de acordo com o calendário do colégio, a primeira aula deste ciclo envolve o conceito básico de uma solução e dos constituintes que a formam.

As aulas de Química nesta série são dadas em quatro tempos semanais, sendo dois destinados para a Química Orgânica e os demais para Química Inorgânica. Sendo assim, foram utilizados apenas dois tempos de aula para a aplicação desta metodologia com os alunos. Para tal, foi escolhida apenas uma turma, enquanto que as demais continuaram com o método tradicional de ensino a fim de que pudessem ser comparados alguns critérios do processo de ensino-aprendizagem. 

Dessa maneira, a professora levou para a sala de aula várias substâncias químicas, além de leite e achocolatado em pó que estão presentes no cotidiano dos alunos. Ao expor tudo o que foi levado em potes etiquetados na própria mesa, a professora, então, pediu que os alunos fossem divididos em grupos de até 5 alunos de acordo com a afinidade que os mesmos possuem entre si.

Ao serem divididos, foi pedido que os grupos pensassem e discutissem entre si qual ou quais dos compostos apresentados poderiam formar uma solução, sem que fosse apresentado anteriormente este conceito para eles. A partir de então, um representante de cada grupo foi até à mesa da professora e escolheu os componentes.

Aos grupos que escolheram apenas um componente, foi pedido que explicassem para os demais grupos a escolha deles. Aos demais grupos foi pedido, então, que eles fizessem a solução da maneira que achassem coerente, levando-se em conta as quantidades de cada composto escolhido por eles.

Como dito anteriormente, a intenção desta metodologia era apenas discutir os conceitos iniciais de solução, como soluto, solvente e a própria solução em si. No entanto, ao preparem as soluções, alguns alunos começaram a levantar ideias sobre as quantidades de cada componente da solução e, então, a aula acabou se estendendo um pouco mais do que o previsto, mas em contrapartida houve um enriquecimento maior de conteúdos trabalhados em sala, como por exemplo coeficiente de solubilidade e classificação das soluções quanto à saturação das mesmas. A partir da discussão das soluções preparadas e das quantidades de cada componente envolvido, foi introduzido a conteúdo de soluções e alguns exercícios de nível vestibular foram realizados a fim de avaliar a aprendizagem.

OBS: Apesar do assunto tratado ser menos complexo, esta metodologia também foi aplicada com sucesso. Os resultados detalhados também estarão na tese!

Metodologia para Geometria Molecular

A primeira metodologia foi utilizada com alunos da 1ª série do Ensino Médio Regular, durante as aulas da disciplina de Química, mediadas pela autora deste trabalho, durante o segundo trimestre do ano letivo de 2014, no Colégio Pedro II. Neste trimestre, o enfoque didático é para as ligações químicas, assunto que não costuma ser enfrentado com tanta dificuldade pelos alunos. No entanto, ao ser trabalhado o assunto de Geometria Molecular que está inserido no contexto de ligação covalente, os alunos acabam tendo uma dificuldade maior devido à necessidade de abstração que o mesmo implica.

As aulas de Química ocorrem as segundas, quartas e sextas-feiras, possuindo quatro tempos semanais para esta série, sendo cada tempo semanal de 45 minutos. Para o desenvolvimento desta metodologia, foram utilizadas três semanas de aula, ou seja, 12 tempos de 45 minutos, totalizando 540 minutos de atividade.

Ainda dispostos conforme a organização tradicional da sala de aula, foi introduzido o conceito básico das ligações covalentes: compartilhamento de elétrons e da estabilidade simultânea de todos os átomos participantes das moléculas. Como já havia sido lecionado, anteriormente, o conceito de ligações químicas, incluindo a metálica e a iônica, não houve muitos questionamentos em relação a esse novo tipo de conteúdo. Para a exposição deste conteúdo inicial foram utilizados dois tempos de 45 minutos cada.

Na aula seguinte, foi pedido que os alunos se dividissem em grupos, que não precisavam necessariamente ter o mesmo número de alunos, mas a divisão acabou sendo homogênea e os grupos ficaram com média de 5 alunos cada. Esta divisão foi proposta a fim de que um estudante pudesse influenciar na construção do conhecimento do outro e, assim, todos juntos chegassem a uma mesma conclusão, ou a conclusões diferentes, porém discutidas entre eles.

A partir desses conceitos básicos explicitados na aula anterior, foram distribuídos balões vazios de diversas cores aos alunos a fim de que eles tentassem determinar, sem o conhecimento prévio da geometria, qual seria a melhor organização espacial, levando em consideração a repulsão eletrônica entre os átomos e o melhor ângulo, para a molécula proposta nos exemplos fornecidos pela professora. A ideia de usar balões de festa é tentar usar um material para o modelo que se aproxime da realidade do aluno e que seja palpável a ponto de que o mesmo possa manusear um conteúdo que parece estar distante de sua realidade. É importante lembrar que os exemplos trabalhados pela professora foram escolhidos de acordo com a complexidade para cada geometria e com moléculas que estão presentes no cotidiano dos alunos.

O primeiro composto trabalhado, então, foi o gás hidrogênio (H₂). Todos os grupos deveriam montar, sem comunicação entre grupos, apenas entre componentes do mesmo grupo o que imaginariam ser o modelo da molécula pedida. Sem que fosse pedido, os próprios alunos começaram a encher bolas de mesma cor e ambas de mesmo tamanho, fazendo referência ao conteúdo que eles já haviam aprendido de raio atômico. Ao encherem as bolas, foi perguntado aos alunos qual seria a melhor distância entre os átomos a fim de que se evitasse a repulsão eletrônica entre os mesmos. A partir desse questionamento, os estudantes montaram a estrutura na forma de uma linha, alegando que 180° era o maior e melhor ângulo que se poderia ter entre dois átomos. Com esse conhecimento concretizado, foi ensinado aos alunos as fórmulas de Lewis e estrutural plana para a molécula em questão e a geometria do composto foi nomeada para os mesmos como linear.

Em seguida, foi pedido para que os alunos fizessem o mesmo procedimento, agora já com a fórmula de Lewis inserida nos seus conteúdos, para a molécula do ácido clorídrico (HCl) e gás carbônico (CO₂). Sem o auxílio da professora, os mesmos chegaram à conclusão de que ambas os compostos apresentariam a mesma arrumação espacial do que a molécula do gás hidrogênio trabalhada anteriormente. Após essa discussão, foi introduzido o conceito de ligação dupla, presente no gás carbônico, e também a polaridade das ligações e das moléculas presentes em todos os compostos trabalhados, retomando o gás hidrogênio a partir das estruturas montadas nos balões.

Com essas três substâncias já trabalhadas, foi pedido então que os alunos estruturassem a molécula da água (H₂O). Alguns grupos chegaram à conclusão de que a molécula da água possuía a mesma forma espacial do que o gás carbônico, devido ao número de átomos ser igual em ambos os compostos, enquanto que outros grupos afirmaram já ter visto, em algum outro momento, que a molécula da água apresentava uma fórmula estrutural diferente da proposta pelos demais estudantes. Com esses levantamentos, foi introduzida uma discussão a respeito das diferenças e das semelhanças entre os dois compostos, até que os próprios alunos sugeriram que, da mesma maneira que as nuvens eletrônicas das ligações entre os átomos se repeliam e, por isso, deviam propor um ângulo maior para a ligação, os elétrons restantes no átomo central também iriam sofrer uma repulsão entre si, fazendo que com que a arrumação fosse diferente. A partir dessa discussão, foi mediada pela professora a correta arrumação espacial para os átomos da molécula da água, e a mesma foi nomeada de acordo com as nomenclaturas dadas às geometrias moleculares.

Posteriormente, foi pedido que os alunos idealizassem a molécula do gás sulfuroso (SO₂) e nenhum grupo conseguiu fazer, devido ao problema da estabilidade de todos os átomos pertencentes a este composto. É importante verificar que a ausência de conhecimentos prévios a respeito deste conteúdo mais aprofundado foi determinante para que os alunos não conseguissem esboçar a ideia que tinham da geometria. Foi então argumentada com todos os alunos da turma uma ligação denominada diferente das ligações covalentes simples feitas até agora, introduzindo o conceito da ligação dativa para cada par de elétrons que sobra no átomo central. Imediatamente foi questionado por um grupo se poderia, então, existir o SO₃, já que sobra mais do que um par de elétrons no átomo central da molécula trabalhada anteriormente. Assim que houve esse questionamento, foi pedido para que todos fizessem a molécula do anidrido sulfuroso (SO₃), distribuindo espacialmente os átomos da melhor maneira. Alguns grupos esquematizaram a molécula com ângulos diferentes entre todos os ligantes, porém outros ressaltaram que era necessário que a repulsão fosse a mesma entre todos os ligantes e que não sobrava elétrons no átomo central.

Ao se falar deste tipo de ligação, é inevitável que se caia na discussão do conceito de ligação dativa. Este tópico é, ainda, ensinado para o Ensino Médio, uma vez que se encontra no currículo mínimo, porém com algumas modificações. A representação usando setas, anteriormente usada para definir este tipo de ligação não existe mais. O explicado agora é que a ligação dativa é feita apenas quando o átomo já completou a regra do octeto e ainda existem átomos ligantes que precisam fazer ligações. Sendo assim, a designação de um novo tipo de ligação existe para o ensino médio, mas é explicado também que é uma ligação covalente como qualquer outra e que o comprimento da ligação não muda, por isso é representada da mesma maneira do que a ligação covalente simples, por um traço simples.

A partir dessa discussão entre os alunos, a professora explicitou qual seria a melhor maneira para essa molécula, denominando a geometria molecular da mesma e discutindo, mais uma vez, a polaridade de ligações e do composto.

Para finalizar as geometrias estudadas no Ensino Médio do colégio em questão, foi pedido para que os alunos fizessem os modelos de estruturas espaciais da molécula da amônia (NH₃) e do tetracloreto de carbono (CCl₄) com os balões. Como as demais moléculas já haviam sido trabalhadas e as ideias amadurecidas em outras aulas, os alunos foram imediatos ao perceberem que a presença um par de elétrons que não participava de nenhuma ligação no átomo de nitrogênio na amônia era suficiente para que a molécula não tivesse o mesmo arranjo espacial do que a molécula do anidrido sulfúrico. Sendo guiados pela professora, o desenho foi passado para o papel e a geometria foi nomeada a partir do formato que a molécula adquiriu com a melhor arrumação.

OBS: Foi um sucesso a aplicação dessa metodologia. Os resultados mais minuciosos com detalhes de notas e diagnoses dessa aplicação eu vou disponibilizar através da minha dissertação.

Como cheguei até aqui...

Olá! 

Meu nome é Júlia Bouzon e gostaria de contar por quê esse blog foi criado.

Sou licenciada em Química pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ, professora efetiva do Colégio Pedro II e mestranda em Ensino de Ciências na Universidade Federal Fluminense - UFF. 

Desde o primeiro período da faculdade já trabalhava com os amáveis e incríveis alunos em monitoria e ao longo do tempo fui participando mais da sala de aula como professora. Além de ser um desafio lidar com pessoas de uma maneira geral, é um trabalho pelo qual me encanto cada dia mais! Se não fossem eles, eu já teria desistido, sem dúvidas.

No entanto, por estar em sala de aula há 4 anos (sim, eu sei que é pouco), já consigo observar algumas dificuldades frequentes, independente da turma. Modelo atômico, geometria molecular, isomeria, dentre outros conceitos químicos, são temas nos quais os alunos sempre questionam devido à abstração dos mesmos.

Com esse objetivo, além de dissertação para o mestrado, resolvi pensar em algumas metodologias de ensino que sejam utilizadas como estratégias para que os alunos sejam agentes ativos do processo de ensino-aprendizagem. A ideia não é apenas passar o conteúdo, o que acaba sendo memorizado e brevemente esquecido, mas sim estar auxiliando os alunos para que eles mesmos possuam a capacidade de converter a ideia que já possuem em conhecimento científico. 

É claro que esse blog não vai se firmar apenas com as minhas metodologias. Por isso, peço a vocês, colegas nessa caminhada, que contribuam para a evolução do meu "filho". Tenho certeza de que essa ferramenta só vai enriquecer nossos trabalhos e nossas práticas escolares. Mandem metodologias utilizadas ou que pretendem utilizar para o meu email (juliabouzon@gmail.com) ou comentem nos posts que eu vou postar e colocar os créditos para vocês! Não precisa ser nada formal, como eu postarei (afinal, farei isso como uma maneira de divulgar o meu produto do mestrado profissional), mas qualquer experiência que vocês tenham feito ou viram alguém fazendo e acham enriquecedora, pode mandar que será devidamente divulgada!

Ficarei extremamente agradecida com a ajuda de vocês!

Beijos a todos e já agradeço desde já a ajuda!

Júlia.