Didáctica Plano temático da disciplina (16 semanas de aulas) NOVO CURRÍCULO Plano temático DQI 1. Introdução 1.1. História do ensino de Química em Moçambique 2.
Os objectivos do ensino de química
3. 3.1. 3.2. 3.3.
O processo de ensino aprendizagem ( PEA) O PEA no geral Os princípios didácticos Os métodos de ensino
3.3.1. 3.3.2. 3.3.3. 3.3.4. 3.3.5. 3.4.
O método apresentativo O método de elaboração conjunta O método de trabalho independente do aluno O método experimental O método de trabalho em projecto Meios didácticos: caracterização, classificação, funções, propostas de elaboração e
3.5.
produção Funções didácticas no ensino de Química: motivação, aquisição da matéria da matéria nova, consolidação e avaliação
4. Planificação e preparação das aulas 4.1. Planificação de unidades didácticas 4.2. Planificação das aulas 4.3. Práticas de micro aulas (aulas de simulação) 4.4. Oficinas Pedagógicas 4.4.1. Elaboração de materiais didácticos 4.4.2. Trabalhos em projectos: apresentação e discussão de projectos
1
DQII 1. 2. 2.1.
O processo de conhecimento no ensino de Química Abordagem da matéria do ensino de Química: as linhas gerais Linha principal Matéria
2.2. 2.3. 2.4. 3.
Linha principal Reacção química Outras linhas no ensino de Química Contribuição de outras disciplinas para o ensino de Química (Interdisciplinaridade) Conceitos centrais da Química no ensino geral
3.1.
Exigências do programa de ensino e níveis de tratamento
DQIII Práticas de experiências escolares
DQIV 1. Situações típicas no ensino de Química 1.1. Substâncias e sua classificação 1.2. Reacções químicas e sua classificação 1.3. Linguagem química 1.4. Leis e Teorias 1.5. Aspectos históricos 1.6. Aspectos quantitativos 2
DQII 1. 2. 2.1.
O processo de conhecimento no ensino de Química Abordagem da matéria do ensino de Química: as linhas gerais Linha principal Matéria
2.2. 2.3. 2.4. 3.
Linha principal Reacção química Outras linhas no ensino de Química Contribuição de outras disciplinas para o ensino de Química (Interdisciplinaridade) Conceitos centrais da Química no ensino geral
3.1.
Exigências do programa de ensino e níveis de tratamento
DQIII Práticas de experiências escolares
DQIV 1. Situações típicas no ensino de Química 1.1. Substâncias e sua classificação 1.2. Reacções químicas e sua classificação 1.3. Linguagem química 1.4. Leis e Teorias 1.5. Aspectos históricos 1.6. Aspectos quantitativos 2
1.7.
Processos químico-técnicos
DQV 1. Ensinar e aprender Química 1.1. A Química e o quotidiano 1.2. Questões ambientais no ensino de Química 1.3. Estratégias do início de ensino aprendizagem da matéria de Química 1.4. O construtivismo: conceito e desafios no ensino de Química 2. Avaliação 2.1. Avaliação no sentido amplo 2.2. Avaliação dos estudantes: formas alternativas (portfólios, “assignments”) 2.3. Avaliação no contexto do ensino de Química em Moçambique
3
MANUAL DE DIDÁCTICA DE QUÍMICA INTRODUÇÃO A formação dos professores vem se tornando uma das áreas prioritárias nas definição das políticas educativas em Moçambique. Esse facto deve-se a tomada de consciência de que a educação é um factor essencial, necessário e condicionante do desenvolvimento económico e social do nosso país. Esse interesse e preocupação é demonstrado por recentes pesquisas em Educação e não só, que apontam para a necessidade de uma reconceitualização da formação dos professores no sentido em que se preste mais atenção à componente didáctico-pedagógica na formação. As novas reformulações sobre a concepção de formação integrada dos professores, decorrentes da aprovação da recente Revisão Curricular dos cursos na Universidade Pedagógica trouxeram um novo alento nesse sentido. A preocupação com uma formação integral dos professores exige por esse motivo, da parte da comunidade científica em geral e dos professores das Didácticas Específicas em particular, um empenho redobrado quanto a concretização dos objectivos particulares da disciplina, no que respeita a implementação plena das premissas da Revisão Curricular. As novas abordagens na disciplina de Didáctica específica, como disciplina de carácter profissionalizante, exigem que se considere a aprendizagem de conhecimentos científicos universais e a sua articulação em termos didáctico-pedagógicos. As mais recentes memórias do extinto Estágio Pedagógico demonstraram as grandes dificuldades dos estudantes ao enfrentar, pela primeira vez para muitos deles, a sala de aula.
Sensações de insegurança , o pouco domínio da gestão de tempo, dos aspectos disciplinares no ambiente da sala de aula, bem como a consciência de estar a ser observado e avaliado pelo supervisor tomam conta do estudante criando situações de desconforto e de impotência. O desafio colocado aos docentes de Didácticas específicas é o de permitir que os futuros professores, durante a sua formação inicial ou em exercício, experimentem momentos de reflexão sobre os conhecimentos
científicos assimilados e os utilizem adequadamente no contexto escolar . Dentro do novo quadro conceitual e didáctico-metodológico, o aumento do número de horas para a disciplina de Didáctica de Química (de 3 para 5 horas semanais) e a introdução da disciplina de Práticas Pedagógicas, sentimos que conquistamos um maior espaço de actuação para engajar os futuros professores num processo de aprendizagem com características que o façam aproximar de novas possibilidades e escolhas do seu futuro profissional. Melhorar a qualidade de formação teórica e prática dos nossos estudantes e capacitá-los c apacitá-los para a actividade de docência através de conteúdos específicos da ciência Química é uma preocupação permanente. Acreditamos que uma das formas de contribuir para isso é a produção de meios e materiais didácticos para orientar e garantir essa formação. Por isso, o objectivo deste manual é de que ele constitua um dos instrumentos para ajudar os futuros professores a melhorar as práticas escolares.
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A Didáctica de Química e a sua relação com outras disciplinas O manual está organizado em conformidade com o plano de estudos da disciplina de Didáctica de Química tentando, sempre que possível, no fim de cada assunto, sugerir grandes temas para investigação e debate. Entretanto, consideramos que todos os assuntos tratados na disciplina são objecto de análise e discussão durante as aulas, uma vez que nos orientamos por uma concepção de currículo e programas de ensino que privilegia o questionamento, a construção de conhecimentos de forma colectiva, a consideração e valorização das experiências particulares. No entanto, como uma disciplina articuladora da necessidade e função de ensino de Química, não deverá ser desvinculada dos conteúdos didáctico-pedagógicos, o que permitirá uma reflexão sobre os conteúdos científicos integrantes do currículo da formação. Queremos com isso reafirmar que não descurarmos nem nos desvincularmos das tradições características e metodológicas estabelecidas e utilizadas quanto às várias áreas das disciplinas da ciência Química. Aliás, são as disciplinas de cunho científico como a Química Geral, a Química Inorgânica, a Química Orgânnica, a Química Técnica, a Química Ambiental entre outras, as que fornecem os elementos para o trabalho interdisciplinar com o trabalho metodológico de ensino-aprendizagem da Química. Por último, não é nossa intenção apresentar um manual com regras e modelos de como ensinar a Química, mas sim ajudar os futuros professores na planificação e execução das tarefas pedagógicas, estabelecendo um diálogo franco, com o objectivo de despertar reflexões na base da troca de experiências sobre o conhecimento da realidade específica dos alunos na sala de aula.
O perfil do professor no contexto da Universidade Pedagógica A disciplina de Didáctica de Química enquanto disciplina articuladora da necessidade e função de ensino, enquanto disciplina que corporifica as intenções curriculares do processo de ensino e aprendizagem, ela ocupa-se dos princípios teóricos desse processo colocando a questão da formação do professor no centro das expectativas do seu estudo. Esboçar um perfil adequado do professor capacitado e habilitado para responder aos desafios da educação escolar, conhecidas que são a precariedade dos meios e condições de trabalho na escola, constitui uma tarefa tão complexa quanto desafiadora. A preocupação com a formação de um professor de Química de qualidade pressupõe a partilha de responsabilidades a dois níveis: didáctico-pedagógica, cujo suporte epistemológico encontra-se nas teorias da pedagogia e das ciências da educação, e os conhecimentos científicos cujos conteúdos a didáctica específica se encarrega de os transformar em conhecimento escolar. Ao preparar, qualificar, habilitar e capacitar plenamente um professor para a sua actuação na escola pretende-se que ele seja um mediador na problematização dos conhecimentos, dos conceitos químicos, das leis e teorias e na criação de situações de conflito cognitivo diante do senso comum das ideias empíricas, das preconcepções sobre a Ciência com as 5
quais o aluno chega à escola. Nessa visão de ensino/aprendizagem o professor torna-se também um sujeito da aprendizagem na medida em que também ele aprende sobre o modo de aprendizagem dos seus alunos. Diante disso, o perfil do futuro professor de Química enquadra-se no novo modelo integrado de formação dos professores adoptado pela Universidade Pedagógica no qual combina-se a formação geral e científica com a formação profissional, tentando-se manter o equilíbrio entre a teoria e a prática (UP. 2003, p.5).
Estratégias de Ensino/Aprendizagem na Didáctica de Química Consideram-se estratégias ou técnicas de ensino/aprendizagem os modos como as actividades são postas em prática, conforme as exigências e as condições da sala de aula. Sugere-se que o professor e os estudantes façam também uma reflexão crítica sobre a sua pertinência, as compatibilidades e a sua viabilidade aos longo da prática. Dessas estratégias destacamos as seguintes:
Seminários com apresentação de pequenos trabalhos realizados individualmente ou em grupos, discussões de temas actuais e problemas;
Conferências com exposições dialogadas;
Excursões, visitas de estudo;
Elaboração de trabalhos científicos.
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O ensino de Química em Moçambique A história da Educação em Moçambique é uma área ampla e complexa da realidade social cujo conhecimento e desenvolvimento requer perspectivas de análise sobre o passado, presente e futuro. Nessa realidade o ensino da Química deve inserir-se numa perspectiva de desenvolvimento técnico, científico e ético do país e do mundo. No entanto, como se sabe, Moçambique não possui uma tradição de produção científica comparativamente aos países desenvolvidos, chamados do primeiro mundo. Durante os anos da colonização a Educação no nosso país caracterizou-se por um ensino inadequado para a maioria da população vincando-se mais os objectivos institucionais do que educacionais no sentido de educar/ensinar para a cidadania e para o trabalho. No processo de desenvolvimento do país ocorreram mudanças estruturais a todos os níveis e aquelas que dizem respeito ao ensino de Química exigiram novas reconfigurações curriculares visando corresponder e acompanhar esse processo. Assim, para o tratamento desta temática, recorrendo aos procedimentos da pesquisa qualitativa e/ou quantitativa, os estudantes (individualmente ou em grupos) poderão elaborar um trabalho escrito abordando as diversas fases da evolução do ensino de Química em Moçambique apoiando-se nos seguintes temas estruturadores:
Análise crítica sobre a história do Ensino de Química no passado colonial;
Análise crítica do Ensino de Química considerando as mudanças estruturais (políticas, económicas e sociais) ocorridas no pós-independência nomeadamente, a adesão do país às políticas neoliberais – economia de mercado; ajustamento da Lei base do Ensino – Lei do SNE/83 e 1992; Política Nacional de Educação quanto às reformas curriculares, Plano Estratégico da Educação, entre outras;
Perspectivas presentes para o ensino de Química considerando os seguintes aspectos: as pesquisas educacionais efectuadas no âmbito do ensino de Química e das Ciências Naturais; a Revisão Curricular da UP no que concerne ao curso de Formação de Professores de Química.
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Os objectivos do ensino de Química Indicações gerais De uma maneira geral os objectivos educacionais expressam os propósitos definidos e explicitados no que respeita ao desenvolvimento das qualidades humanas necessárias aos indivíduos para que sejam capazes de transformar as realidades sociais. A educação escolar caracteriza-se, entre outros, por explicitar e proporcionar os meios e métodos que orientam as tarefas escolares e dos professores em direcção à efectivação daqueles objectivos. Os programas de ensino constituem a base para o ensino de Química nas escolas secundárias e préuniversitárias. Definiram-se os objectivos da disciplina de Química para cada ciclo, de cada nível, 8ª, 9ª, 10, 11ª e 12ª e classes, para cada unidade temática. A distribuição dos conteúdos por trimestre com a dosificação dos conteúdos por grupos de aulas inclui a distribuição do tempo lectivo previsto para a sua leccionação. Os programas de cada nível contêm ainda as indicações metodológicas de algumas actividades principais em relação aos conteúdos e objectivos para os professores e para os alunos por cada unidade temática. Tendo em conta o carácter experimental da disciplina de Química e com vista a assegurar a articulação uma parte da teoria e a prática, o professor deve dedicar o tempo lectivo do programa para o cumprimento da realização e demonstração de experiências. Além disso, outros trabalhos de pesquisa empírica e/ou bibliográfica fora da sala de aula orientados para grupos de alunos ou individualmente devem ser recomendados. Os conceitos, princípios, leis regulamentares, capacidades e habilidades adquiridos ao longo de cada trimestre devem ser convertidos em instrumentos da realidade objectiva em que os alunos vivem. É importante e indispensável a exercitação (sem confundí-la com prática) dos conteúdos, de forma sistemática desenvolvendo nos alunos as habilidades na resolução de problemas de cálculos químicos e de exercícios teóricos dentro e fora da sala de aula, seja na forma de trabalho de casa ou como projectos temáticos em trabalhos de projecto a curto e longo prazo. Para os professores recomenda-se um estudo sistemático e posterior interpretação dos programas de ensino da sua classe e os conteúdos das outras classes e disciplinas a fim de garantir uma planificação correcta aos níveis científico-interdisciplinar e metodológico . Na temática “Planificação e preparação das aulas” explicitam-se as carecterísticas das três categorias dos objectivos no ensino de Química.
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1. Sugestões para o tratamento temático 1.1.
Sobre os objectivos do Ensino de Química
Sugere-se que o professor faça em conjunto com os estudantes, uma reflexão crítica quanto aos objectivos gerais do Ensino de Química do ESG e os objectivos específicos para cada classe e para cada unidade temática. Deverão ser analisados criticamente os objectivos no âmbito do saber, do saber fazer e saber ser e estar. De uma maneira geral, os objectivos preconizam a aquisição dos conhecimentos sobre factos importantes, noções básicas, leis e teorias da ciência, os métodos de trabalho na disciplina; neste sentido, os alunos devem vincular os conhecimentos adquiridos no campos de aplicação do seu fazer, em processos intelectuais e manuais, de análise e síntese, generalização e conclusão; os alunos devem também, ser capazes de relacionar os conhecimentos adquiridos com o seu quotidiano; devem também estar convictos da contribuição da ciência para o desenvolvimento social e económico do país.
1.2.
Sobre a matéria/conteúdos da disciplina de Química
O professor precisa de obter uma vista geral sobre as partes mais importantes da matéria do ensino de Química. A Química tem como objecto de estudo e investigação a matéria, as substâncias, as suas
propriedades e as suas transformações . Obviamente, no centro dessas investigações estão a matéria e as substãncias. As Interrelações entre eles são representados no triângulo:
Propriedades
Constituição
Transformações
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Estas interrelações são importantes para se compreender alguns tópicos do conteúdo da Química. O conhecimento sobre a estrutura das substâncias e suas propriedades determina o seu uso ou aplicação. Na base disso pode-se entender que os conteúdos da disciplina de Química encontram-se estruturados na base de sete linhas que visam facilitar a orientação, o estudo e a planificação da mesma. Analisam-se aqui, os conteúdos principais da matéria do primeiro ciclo do ESG (da oitava a décima classes). Essencialmente, pode-se estruturar os conteúdos da disciplina de Química em duas linhas principais : a matéria/substâncias
e as reacções químicas . Com base nestas linhas, o professor planifica e orienta o estudo das propriedades, estrutura, classificação e aplicação das substâncias. Sugere-se que o professor enfatize o reconhecimento da relação entre a estrutura-propriedades-aplicação das substâncias. Quanto ao tratamento das reacções químicas, os estudantes devem reconhecer as características principais das reacções químicas, os critérios básicos da sua classificação a qual segue uma evolução gradual desde a oitava classe, com tipos de reacções de decomposição e composição, até aos tipos mais complexos na décima classe. O seu tratamento deve ser realizado na base duma ligação dos aspectos microscópicos das partículas da matéria e dos aspectos energéticos, com ajuda das visões teóricas e dos modelos. Quanto às outras linhas secundárias elas não existem separadamente devendo ser tratadas como uma unidade. Recomenda-se que se faça um tratamento dos conteúdos a fim de desenvolver habilidades como as de escrever as equações químicas, aplicando correctamente os símbolos e fórmulas químicas, adqurir capacidades de cálculo químico de massas e volumes (Linguagem Química) na base das leis e teorias. O tratamento desses conteúdos deve permitir uma ligação entre a aquisição do saber sobre as teorias da Química e dos seus métodos de trabalho característicos, na planificação, realização e interpretação de experiências. A aplicação de modelos como um meio didáctico é útil para a demonstração dos pontos essenciais dos fenómenos químicos e do ramo submicroscópico na base das suas funções de reconhecimento, de explicação e demonstração. De um modo geral, no tratamento deste conteúdo deve-se ter a preocupação da aplicação de alguns
princípios didácticos orientadores como a estrutura lógica da matéria, o desenvolvimento no tratamento da matéria de baixo para cima, o carácter científico etc.. Didacticamente na abordagem dos conteúdos da Química distinguem-se três aspectos do conhecimento químico: fenomenológico (visíveis e concretos como as mudanças de estado físico ou indirectos como as interacções microscópicas da matéria), teórico (informações baseadas em modelos abstractos da matéria, as entidades como átomos, moléculas, iões, electrões etsc.) e representaciona l inerentes à linguagem química, como símbolos fórmulas, etc., A sua interrelação é representada da seguinte forma: Fenomenológico 10
Teórico
Representacional
2. Sugestões metodológicas O professor pode orientar a realização de algumas destas actividades para os estudantes organizados em grupos ou individualmente. Recomenda-se o estudo e a análise crítica dos materiais didácticos utilizados nas escolas, como manuais e livros escolares ou outros destinados ao ensino de Química no primeiro ciclo do ESG. O tratamento destes assuntos deve suscitar a discussão e o debate sobre as formas de melhorar ou superar eventuais lacunas, o que pode ser feito em aulas de seminários. 1. Fazer uma leitura dos objectivos do programa de ensino e reflectir sobre:
A sua qualidade e as possibilidades e desafios para a sua efectivação;
Considerar, o que na sua óptica, possam constituir obstáculos para o alcance dos mesmos e
Reflectir sobre as possíveis soluções.
2. Analisar os pontos essenciais da matéria/conteúdos da disciplina de Química no ESG:
Fazer um levantamento dos conteúdos nos programas de ensino para cada uma das classes do ESG na base da sua estruturação em linhas;
Organizar seminários sobre preparação das experiências propostas nos programas de ensino tendo em conta os objectivos gerais e específicos de cada classe;
Elaborar propostas de realização de experiências prevendo situações imprevistas como a ausências de laboratórios, ausência de meios, materiais e substâncias convencionais;
Produzir materiais didácticos como modelos para a explicação e reconhecimento de todos os intervenientes nas reacções químicas originais, dos modelos teóricos 11
O Processo de Ensino e Aprendizagem (PEA) O PEA no geral O ensino é um processo com uma estrutura complexa. Os elementos constitutivos dessa estrutura são os objectivos, os conteúdos, os meios, os métodos etc. Para a disciplina de Didáctica de Química, estes constituem o seu objecto de estudo. Nesse sentido, essa disciplina procura proporcionar os subsídios teóricos da educação, formulando directrizes orientadoras da actividade profissional dos professores. É em torno destas matérias que se desenvolve o processo de transmissão e assimilação de conhecimentos, habilidades para o desenvolvimento intelectual e de atitudes dos alunos em relação aos conteúdos da disciplina de Química. Portanto, o ensino configura-se como um processo no qual se sequenciam e se desenvolvem uma série de actividades do professor e dos alunos dentro e fora da sala de aula, no qual o professor desempenha uma actividade mediadora entre os objectivos do ensino e os conteúdos escolares. Esses objectivos devem se ver reflectidos e concretizados à luz dos objectivos de estudo dos alunos. Isto é, a actividade do professor não se esgota apenas o cumprimento integral dos mesmos; acima de tudo, o professor deve fazer com que, tal mediação signifique uma melhor qualidade do ensino, aquela que corresponda, efectivamente, às necessidades de aprendizagem e ao desenvolvimento das capacidades intelectuais dos alunos. Isso significa que ensinar e aprender não existem isoladamente, são duas facetas do mesmo processo. Ensinar e aprender constituem os dois processos didácticos básicos. A tarefa principal do professor é garantir a unidade didáctica entre ensino e aprendizagem, através do processo de ensino (LIBÂNEO, p.81).
Resumidamente, o processo de ensino e aprendizagem caracteriza-se por uma interligação entre todos os componentes da sua estrutura: os objectivos, a matéria de ensino, a acção de ensinar (mediação pelo professor), a acção de aprender (assimilação activa da matéria de ensino), as condições reais e concretas do ensino. A condução deste processo implica a unidade dialéctica e a associação entre os seus princípios
didácticos básicos, ensinar e aprender, entendidos como relações dinâmicas, participativas onde, sob orientação do professor, os alunos adquirem conhecimentos, capacidades e habilidades e formação de convicções e atitudes sobre as concepções científicas, da técnica e da cultura. Nesse sentido, os princípios didácticos são as indicações que apoiam uma atitude didáctica de orientação para realizar cabalmente os objectivos do Ensino de Química. Distinguem-se:
O princípio de unidade entre Ensino científico e Educação, O princípio do carácter científico e da compreensibilidade do ensino, 12
O princípio do carácter sistemático,
O princípio da ligação do ensino com o quotidiano social,
O princípio da unidade entre o concreto e o abstracto,
O princípio da consolidação dos resultados essenciais do ensino,
O princípio da activação dos alunos, tomando estes como protagonistas da sua própria aprendizagem.
No campo de uma disciplina é possível elaborar princípios metodológicos na base dos princípios didácticos. Os princípios didácticos caracterizam-se pelo seguinte 1. São válidos em todas as disciplinas e em todas as classes; 2. Determinam todos os aspectos e todas as tarefas do ensino no que concerne aos conteúdos, métodos, organização do ensino etc.; 3. São obrigatórios no cumprimento do projecto pedagógico escolar, são as directrizes básicas para a utilização complexa das leis objectivas do ensino.
O processo de conhecimento na disciplina de Química Considerações epistemológicas preliminares Ao se fazer uma reflexão sobre o conhecimento, a forma de produzi-lo e de validá-lo e as formas pelas quais se dá o conhecimento na área do ensino, sobre a natureza da ciência, como objecto de ensino e aprendizagem, significa fazer uma reflexão epistemológica, que é de extrema importância principalmente tratando-se dos cursos de formação de professores. Esta relação deve ser considerada no sentido de mostrar que a ciência, é produto da criação humana, produzida historicamente e, por isso, evoluiu e continuará evoluindo ao longo da história. Na Química o conhecimento é de um tipo especial. A química é uma ciência da natureza, estuda a matéria existente na natureza e as suas transformações, o que faz com que o seu conhecimento seja também especial. São as relações entre o homem e a natureza que constituem o seu objecto de estudo. Poderemos então interrogarmo-nos sobre o que significa conhecer ? Em todas as áreas da actividade humana, quer seja social, política, religiosa, artística e, principalmente no que importa para a área científica-acadêmica, fala-se em conhecer. Conhecer pessoas, conhecer coisas, objectos, conhecer conteúdos de textos etc. Isso supõe que o acto de conhecer é uma premissa para a convivência entre pessoas e objectos e entre pessoas, e é efectivamente, 13
uma característica inerente e necessária ao ser humano (sujeito), pois que, o acto em si pressupõe uma reciprocidade na comunicação com algo (objecto). Essa necessidade, vital para o homem, de construção, de produção e, sobretudo, de convivência e apropriação do conhecimento, aproxima-nos à base semântica da palavra “connaissance”, que o relaciona, metafóricamente, à ideia de “nascer juntos”, de onde se vê a possibilidade de coexistir e construir, junto com um outro, um conhecimento abrangente sobre o mundo e a natureza em que vivemos. Sabemos algo sobre o “objecto” do conhecimento após o conhecermos. Reconhecemos esse objecto depois que já tenhamos tido um primeiro contacto com o objecto sobre o qual desenvolvemos diversos sentimentos. A partir do momento em que se conhece algo, estabelecem-se vínculos e relações de comunicação e de familiaridade com o objecto conhecido. As teorias empiristas, assim como as teorias racionalistas buscam na realidade objectiva (as experiências sensíveis) ou na realidade subjectiva (as idéias), o fundamento do conhecimento, o objecto a ser conhecido, através de várias formas de apreensão. Destas, salientam-se quatro: os sentidos, a razão, o intelecto e a contemplação intuitiva,
não havendo, no entanto, consenso epistemológico a respeito dessa
classificação, propondo-se que tais formas devam relacionar-se essencialmente a uma categorização das distintas formas de classificação dos conhecimentos. Esquematicamente, podemos resumir todas estas considerações do seguinte forma:
Conhecimento/conhecer (relação com o mundo) Conhecimento sensível (apropriação física dos objectos) Conhecimento intelectual//conhecimento empírico (construção de pensamentos e representações associando ideias, princípios empíricos com regularidades e repetições)
Conhecimento científico (rigoroso, transferível, metódico e sistemático) Na observação predomina a actividade dos sentidos analisadores sensoriais que permitem conhecer a qualidade dos objectos e dos fenómenos como a cor, o cheiro, o tamanho, etc; os objectos e fenómenos podem ser representados por meio de percepções e com a ajuda das representações constroem-se novas imagens dos elementos distintos. O pensamento é a forma superior que permite ao homem penetrar na 14
essência mais profunda dos factos e fenómenos, ao mesmo tempo em que o pensamento reflecte a sua relação com outros factos e fenémenos através das operações lógicas de análise, síntese e abstracção para elaborar os conceitos sobre as características fundamentais ou essenciais de um fenómeno ou objecto. Pode-se dizer que com a ajuda das operações lógicas do pensamento constroem-se expressões ou juízos gerais cuja forma mais elevada é a Lei: Regularidade do Quadro periódico, lei da periodicidade, lei da conservação de massa, Lei de Le Chatellier, etc.
Os juízos gerais formam-se quando se expressa uma qualidade do objecto ou fenómeno, através da percepção sensorial e partem do concreto, do real, analisando, abstraindo o essencial e generaliza-se para um grupo de fenómenos para chegar aos juízos finais. Estamos a falar dos processos da indução (do particular ao geral) e da dedução (do geral ao particular).
Análise
Síntese
Comparação Abstracção
Generalização
Consideraçãoes didácticas O conhecimento da matéria a ensinar e a aprender Consideramos que a apropriação e a construção dos conhecimentos na disciplina de Química deve ser realizado de forma especial; isto é, de forma metódica e sistemática, uma vez considerando como uma disciplina com uma forte componente experimental. Busca-se assim, favorecer e privilegiar determinados princípios didácticos tornando o aluno e o estudante o protagonista da sua aprendizagem, criando oportunidades para que sejam os próprios estudantes e alunos a fundamentar a procura de respostas para os problemas colocados. Esta proposta construtivista de apropriação dos conhecimentos em Química tem em vista contrapor-se ao estilo de ensino tradicional e dogmático, no qual as ideias, os métodos são apresentadas aos alunos prontamente elaborados e sistematizados prontos para serem aprendidos pelos alunos. Concebemos esta forma de apropriação não como uma teoria construtivista elborada, mas adimitindo o construtivismo como a ideia de que o conhecimento vai-se construindo como produto das relações do homem com a natureza, perante as necessidades concretas de realização do ser humano. A existência de esquemas conceituais para a aprendizagem da Química não pode ser considerada a única forma de
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aprendizagem. Neste ponto, enfatizamos o princípio didáctico da Química no qual a aprendizagem é melhor realizada fazendo do que vendo fazendo. É necessário que o professor saiba reconhecer nos seus alunos as potencialidades criativas e a sua flexibilidade na resolução dos problemas. Deve-se tratar a matéria da disciplina como situações de aprendizagem problemáticas as quais despertam os aspectos motivacionais tais como o interesse e a curiosidade. Isto requer da parte do professor conhecimentos mais do que dos conteúdos da matéria a ser ensinada para que ele não se transforme num transmissor da matéria e os alunos em recpetores. Segundo CARVALHO e GIL-PÉREZ, p. 22, requerem-se, entre outros,
conhecimentos sobre as orientações metodológicas empregadas na construção dos conhecimentos, isto é,
a forma como os cientistas abordam os problemas, os critérios de validação e aceitação das teorias científicas;
o professor deve adquirir conhecimentos de outras matérias relacionadas, para poder abordar problemas afins, as interacções entre os diferentes campos e os processo de unificação.
Na aula de química é muito importante transmitir ideias vivas sobre a realidade e os objectos concretos, as subsatâncias químicas, reacções químicas, para que os alunos posssam chegar a conhecimentos sólidos sobre os objectos e fenómenos: através da observação (com trabalho experimental) e através da capacidade ou
actividade imaginativa (usando modelos de átomos p.e.) Sugestões O professor mediante a sua explicação sobre os fenómenos da realidade, deve dirigir a sua atenção para as particularidades essenciais, qualidades características e relações para que as observações dos alunos sejam ordenadas e objectivas. É importante que o professor parta do princípio de que os alunos podem descrever bem aquilo que já observaram e reconheceram;
É igualmente importante que os alunos formulem, eles próprios, oralmente, a suas conclusões para poderem desenvolver aspectos da linguagem e o pensamento abstracto.
A linguagem permite o desenvolvimento intelectual, ajuda o pensamento lógico e dialéctico quando se apreende a formar conceitos, juízos gerais e a tirar conclusões.
Métodos de ensino Gil-Perez p 33 e p.20 e 31 para o processo de conhecimnto
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FUNÇÕES DIDÁCTICAS E A ESTRUTURA DO ENSINO DE QUÍMICA Introdução Conceito função didáctica Para o professor é importante decidir o tipo de aula em função dos métodos, dos meios e materiais didácticos e, não menos importantes as condições reais da escola para a realização da aula. A aula é a forma predominante e mais comum de organização do Processo de Ensino e Aprendizagem (PEA). No caso específico de uma aula de Química criam-se, desenvolvem-se e transformam-se as condições necessárias para a assimilação dos conhecimentos, habilidades, atitudes e convicções dos alunos. Para tal, cabe ao professor planear adequadamente a aula levando em conta que a disciplina de Química rege-se teórica e especificamente sobre modelos abstractos expressos por uma linguagem específica, a linguagem química, que necessitam ser “desdobrados” e “descodificados” para os tornar acessíveis às primeiras compreensões do conhecimento da Química. Daí que ao planificar uma aula o professor deve ter em conta as especificidades metodológicas da produção do conhecimento escolar, observando cuidados especiais ao estimular os alunos a pensar “quimicamente”, ajudando-os a desenvolver a capacidade de raciocinar logicamente, observar, redigir com clareza, experimentar e buscar explicações sobre o que observa, o que lê e estuda, para compreender, reflectir e analisar criticamente sobre os factos do quotidiano. Aos alunos cabe manterem-se interessados em aprender e desenvolver o rigor e a disciplina necessária para isso. Nas condições reais das nossas escolas a leccionação das aulas de Química é realizada de forma expositiva perante uma classe silenciosa e pouco participativa. No estudo dos métodos de ensino e dos meios didácticos realizado anteriormente vimos que não podemos ignorar o método expositivo, pelas suas vantagens particularmente devido à racionalização do tempo e ao elevado número de alunos, mas devemos considerá-lo no conjunto das outras formas didácticas de mediação do PEA e como uma etapa na condução da actividade independente dos alunos. Os meios didácticos disponíveis e produzidos criativamente pelos professores e/ou estudantes desempenham um papel fundamental nesse processo. Devemos, portanto , considerar a aula como um conjunto de meios e condições pelas quais o professor dirige e estimula o PEA em função da assimilação consciente e activa (participativa) dos conteúdos pelos alunos (LIBÂNEO,
1994, p.177). Nesse sentido, pode-se entender a aula como uma situação
didáctica onde convergem objectivos, conhecimentos, dificuldades e desafios tendo em vista finalidades de formação e instrução.
17
4.6.
Funções didácticas
Tipos de aulas A aula de Química deve ser materializada, estruturada e preparada didacticamente relacionando objectivos-conteúdos-métodos-meios do ensino da Química. Neste ponto, coloca-se a questão da decisão sobre que tipo de aula o professor vai realizar:
Uma aula na qual tem prioridade uma tarefa didáctica, a aula especializada;
Uma aula combinada que abrange todas as etapas para a aquisição relativamente completa do conteúdo da matéria.
Ainda assim, essa distinção não significa que a condução dessas aulas deva seguir um esquema rígido e fixo. É importante que o professor faça as opções pela etapa ou passos didácticos adequados dependendo dos objectivos, dos conteúdos da matéria da aula, dos métodos, recursos e meios didáctivos, das caracteristicas dos alunos e das condições da escola. Isso exige, por isso, flexibilidade e criatividade do professor na estruturação e organização das etapas ou passos da aula. Consideremos outras etapas e passos de aula que constituem as Funções didácticas :
introdução/motizavação/estimulação da aprendizagem;
trabalho com nova matéria;
consolidação e aprimoramento dos conhecimentos;
sistematização;
controle e avaliação dos conhecimentos.
4.6.1. Introdução/estimulação/motivação da aprendizagem
A preparação e introdução da matéria constituem momentos importantes do processo de ensino por compreenderem as actividades de preparação do professor, a motivação dos alunos e a colocação didáctica dos objectivos do ensino ou da aula. O professor prepara a aula ou o conjunto das aulas assegurando a dosificação da matéria, do tempo, das suas actividades e das actividades dos alunos, esclarece os objectivos a alcançar, produz e/ou organiza os meios e materiais didácticos auxiliares (substâncias, modelos, experiências, mapas, leituras de textos etc.) que vão ser utilizados, em concordância com os métodos de ensino. A preparação dos alunos tem como objectivo criar condições para o estudo. Isso significa a mobilização da sua 18
atenção para a matéria de estudo, a criação de interesses cognitivos, o suscitamento da curiosidade, a consideração das suas pré-concepções, a relação da matéria anterior com a matéria nova etc..
1. Motivos São qualidades da personalidade que influenciam a catividade do homem, ligando com outras qualidades da personalidade (saber, vontade, sentimentos). A motivação pode-se realizar:
no início da aula;
durante a aula;
no início de uma unidade didáctica;
no início do ensino de Química;
e é também realzável em todas as funções didácticas.
2. Motivos de aprendizagem
motivos de curta vida e de longa vida (curto e longo prazo);
notas;
acções forçadas pelo professor ou pelos pais;
interesses sociais;
ambições de evitar insucessos perante os colegas;
interesses cognitivos (de reconhecimento); estes são os mais importantes motivos da aprendizagem escolar; constituem um meio para estimular ou activar o PEA.
3. Possibilidades de estimulação de interesses cognitivos no ensino de Química 3.1.
Estímulos determinados pelo conteúdo das aulas São as novidades dentro da matéria escolar que causam admiração e curiosidade no que concerne a:
Factos, fenómenos da realidade quotidiana como motivação prática na base racional;
Preposições, depoimentos e informações actuais sobre a Química;
Leis, regularidades, regras (p.e. ensaio de leitura);
Explicações dos significados dos conceitos, dos símbolos químicos, das fórmulas químicas; 19
Buscar integrações do conhecimento científico com o conhecimento quotidiano da Química;
Estímulo “histórico”
Exemplos da história das Ciencias Naturais;
Cientistas e descobertas importantes e significantes na história da pesquisa da ciência;
Anedotas;
Reconhecimentos actuais
Hidrogénio como fonte de energia
Metanol como combustível
Factores ambientais: efeitos do uso e abuso de compostos químicos como o Cloro, herbicidas, pesticidas, gases poluentes do ar atmosfera como Monóxido de carbono, Dióxido de enxofre, monóxido de nitrogénio etc.;
Importância e emprego das substâncias e produtos químicos na indústria e nas tecnologias.
3.2.
Exemplos da motivação escolhidos na base da matéria escolar
Substâncias e reconhecimentos das substâncias (8ª/1ª/1ª);
Hidrogénio (8ª/5ª/2ª);
Importância dos elementos químicos (motivar a unidade didáctica usando exemplos da aplicação dos elementos do 7º grupo da Tabela Periódica)
Importância, aplicação dos Fenois (motivar uma parte da aula: propriedades físicas e químicas dos fenois)
4.
Existem também contra estímulos tais como:
Incoloridade dos conteúdos;
Pouca consideração das experiências e pré conhecimentos dos alunos;
Desequilíbrios no grau de exigência aos alunos;
Ausência de relações emocionais;
Barreiras na relação entre professores e alunos. 20
4.6.2. Aquisição da matéria nova Durante a preparação/estimulação da aprendizagem como etapa inicial, o trabalho didáctico com a nova matéria já se encontra em desenvolvimento. A função didáctica da matéria nova significa a fase do PEA que serve para a transmissão/assimilação sistemátizada e estruturada dos conhecimentos. É determinada pela conexão das seguintes operações didácticas:
Transmissão de conhecimentos novos, a primeira transmissão (formação das primeiras noções através da percepção mental e sensorial);
Ligação da matéria nova com a matéria já conhecida (a partir do nível de partida);
Compreensão e generalização dos conhecimentos;
Aprofundamento do novo saber (início da primeira consolidação com recapitulações, exercícios de controle, perguntas etc.).
Nesta etapa realiza-se a percepção dos objectos e fenómenos ligados ao tema da aula, a formação e explicitação dos conceitos, o desenvolvimento das capacidades e habilidades cognoscitivas de observação, imaginação e de raciocínio dos alunos (LIBÂNEO, ibid., p.183). No entanto, há a relembrar que para o cumprimento integral dos objectivos específicos da aula, não deve existir indissociabilidade entre os processos de transmissão e assimilação, tendo em conta que esse processo é um caminho que vai do nãosaber para o saber dos saberes sistematizados, não descurando que os alunos são portadores de um saberes e experiências da prática quotidiana ou de práticas escolares anteriores, portanto, não existe não-saber absoluto. Ou seja, em cada uma dessas operações prevalecem formas específicas de organização e estruturação do conteúdo da matéria, determinadas pela conexão e articulação entre os processos de assimilação dos conhecimentos e os métodos de ensino escolhidos.
4.6.2.1.
A aplicação do método apresentativo
A transmissão/assimilação dos conteúdos da matéria nova requer uma opção metodológica adequada e conveniente para o confronto directo com os factos e fenómenos por meio da demonstração, observação da realidade estudada, a explicação da matéria pelo professor (a exposição verbal), o trabalho independente dos alunos, o diálogo permanente, a exemplificação e ilustração do objecto de estudo. O método apresentativo e as suas formas de realização parecer-nos ser o método mais adequado para realizar esta função didáctica considerando-se os seguintes aspectos:
21
O nível de exigência do professor deve ser alto (concentração da matéria, garantir que os alunos tomam nota dos apontamentos, garantir os níveis da atenção e concentração dos alunos, etc.);
O efeito da apresentação não deve ser monótono e seco; deve considerar os objectivos no âmbito dos conhecimentos, das habilidades e capacidades, das atitudes e convicções (no sector cognitivo, no sector psicomotor-experimental e no sector afectivo);
Indicar o trabalho independente do aluno desde o mais simples como fazer um desenho, por exemplo, ao mais complicado como preencher uma tabela ou ficha de trabalho.
A exposição verbal é um procedimento didáctico valioso para a assimilação dos conhecimentos: envolve maior número de alunos, poupa tempo levando o aluno mais directamente ao objecto de estudo de uma maneira rápida e objectiva. Na disciplina de Química o conteúdo da aula tornar-se-á mais significativo para canalizar o interesse dos alunos para a matéria de estudo ao ser complementada com elementos ilustrativos, demonstrativos, exercitação, considerando principalmente o método experimental colocando os alunos numa atitude receptiva-activa, mudando a ideia de que a exposição verbal seja um “depósito” de informações. Chama-se particular atenção para o facto dos cuidados que o professor deve observar durante a exposição verbal nomeadamente, evitar conduzir os alunos a uma aprendizagem mecânica fazendo-os memorizar e decorar factos, regras, definições, usar linguagem e termos inadequados aos seus reais interesses, apresentar factos, noções e assuntos sem ligação com a matéria anterior, isto é, sem um plano sistemático das unidades didácticas com os objecivos, conteúdos, actividades coerentes com os conteúdos e obedecendo a uma certa ordem; expor a matéria sem antes motivar (atenção, interesses) os alunos, exigir silêncio com ameaças e intimidações, usar métodos de avaliação que apenas exijam respostas decoradas ou repetidas tal como foram transmitidas pelo professor ou pelos livros didácticos etc. (LIBÂNEO, Ibid., p. 161163).
4.6.2.2.
A aplicação do método de elaboração conjunta
A elaboração conjunta é uma forma de interactividade entre o professor e os alunos para cumprir os objectivos nos âmbitos dos conhecimentos, habilidades e capacidades, atitudes e convicções e para a consolidação dos conhecimentos adquiridos. Aplica-se em vários momentos do desenvolvimento (início, decorrer e final) da aula ou conjunto de aulas. Sendo a forma típica da sua aplicação o diálogo, através de perguntas adequadas e dirigidas (em muitas variantes), conversa didáctica , supõe-se uma contribuição
conjunta de alunos e professor : os alunos dialogam de forma aberta trazendo contribuições e experiências
22
novas e o professor traz conhecimentos, experiências mais elaborados e sistematizados. A combinação deste método com o recurso aos meios didácticos pode melhorar o efeito educativo.
4.6.2.3.
A aplicação do método de trabalho independente do aluno
De um modo geral o método de trabalho independente do aluno consiste de tarefas dirigidas e orientadas
pelo professor para que os alunos resolvam de modo relativamente independente e de forma criativa. Podem ser tarefas simples (fazer um desenho , , esquema de aparelhagem de experiências químicas avaliação de um relatório e/ou protocolo sobre experiências científicas) ou complexo (preenchendo fichas de trabalho ou realizando independentemente as experiências químicas individuais ou em grupo). O aspecto mais importante desse método é a actividade mental dos alunos que pode ser adoptado em qualquer momento da aula, como tarefa inicial ou preparatória da aula (para verificar as condições prévias dos alunos, colocar problemas, despertar interesse, incitar atitudes interrogativas etc.), como tarefa de assimilação da matéria nova (exercícios e tarefas seguidas à explicação do professor, estudo dirigido, solução de problemas, pesquisa com base num problema novo, leitura de textos etc.) ou como tarefa de elaboração pessoal (exercícios nos quais os alunos produzem respostas surgidas do seu próprio pensamento, relatos de observações etc.). Para que essa actividade seja um método didáctico o professor deve ser bastante exigente planeando-a em correspondência com os objectivos, conteúdos e procedimentos metodológicos adequados:
Indicar tarefas claras, compreensíveis e adequadas, à altura e capacidade de raciocínio dos alunos;
Assegurar as condições de trabalho na sala de aula (com os meios didácticos adequados, acessíveis e disponíveis) ou no laboratório (com materiais, reagentes e aparelhagens);
Acompanhar de perto o trabalho;
Aproveitar o resultado das tarefas para toda a turma.
Por seu lado, os alunos devem:
Saber precisamente o que fazer e como trabalhar;
Dominar as técnicas de trabalho;
Desenvolver atitudes de solidariedade com os colegas.
Exemplos de matéria nova escolhidos na base da matéria escolar:
Os alunos sabem que os metais reagem com Ácidos diluídos formando Sais (8ª classe);
Os alunos realizam experiências em grupos (4 alunos) com os mesmos Ácidos e Metais ou com Ácidos e Metais diferentes; 23
Os alunos tiram conclusões da experiência: alguns metais reagem e outros não reagem;
Os alunos formulam o resultado de forma sistemática: classificam os metais em vulgares e metais
nobres. O resultado positivo no sentido didáctico da realização das experiências dos alunos é principalmente determinado pela relação entre professor/aluno e o enquadramento correcto da experiência no decorrer da aula e no processo de aquisição de conhecimento. Combinando a exposição verbal do professor sobre a matéria e os procedimentos com a actividade independente dos alunos essa actividade supõe uma sólida compreensão e assimilação da nova matéria. Por outro lado, possibilita os alunos a resolver criativamente e busquem, por eles próprios a solução so lução dos problemas. A pesquisa e a solução de problemas seguem os procedimentos metodológicos contidos nas etapas do método experimental que caracteriza a disciplina de Química no concernente à realização de experiências. Distinguem-se os seguintes elementos: 1. Colocação do problema; 2. Colecta de dados e informações para torná-lo bem caracterizado; 3. Desenvolvimento das hipóteses ou vaticínios; 4. Explicações prováveis e escolha de soluções viáveis em face das condições existentes; 5. Construção da aparelhagem da experiência; 6. Formulação das tarefas da observação; 7. Realização da experiência; 8. Fixação dos resultados da observação; 9. Verificação do valor verdadeiro das explicações; 10. Verificação do valor verdadeiro das hipóteses e vaticínios.
O relatório ou protocolo é uma parte do trabalho experimental independente dos alunos e tem grande importância para avaliar o trabalho realizado identificando os erros e corrigí-los;
Para a elaboração do relatório pode seguir-se o esquema seguinte:
1. Formulação da tarefa; 2. Materiais e reagentes; 3. Desenho da montagem da aparelhagem utilizada; 4. Actividades realizadas; 24
5. Observação; 6. Interpretação dos resultados
Os alunos devem saber que a fização das obsevações e a sua interpretação são dois passos diferentes do trabalho experimental: as observações não são interpretações!
Exemplos do trabalho independente escolhidos na base da matéria escolar
Oxigénio: propriedades físicas do Oxigénio (8ª classe); não é só um método mas sim a combinação de vários métodos.
Intervenção dos conhecimentos sobre o elemento Nitrogénio (9ª classe).
4.6.3. Consolidação As funções didácticas da introdução e da matéria nova permitem prover os alunos dos modos e condições de compreensão e assimilação da matéria pelos alunos que incluíam tarefas e exercícios para uma consolidação imediata dos conhecimentos. Entretanto, a consolidação e a aquisição da matéria nova, constituindo-se uma unidade no PEA, outras formas de aprimoramento dos conhecimentos e habilidades são requeridas nas aulas de Química para que esses conhecimentos e habilidades sejam organizados e fixados na mente dos alunos para que estejam disponíveis a fim de orientá-los nas situações concretas concr etas do estudo e para a sua aplicação na vida dos alunos. Verifica-se, porém na escola, que esse processo tem sido reduzido à repetições mecânicas da matéria, à aplicação directa e rectilínea das regras decoradas sem apelo à actividade intelectual, o raciocínio, o pensamento independente dos alunos, por diversas razões: elevada quantidade de matéria, falta de tempo, falta de jeito pedagógico do professor etc.. A consolidação pode acontecer em qualquer fase da aula ou conjunto de aulas (antes do início da matéria nova, com sistematização, realização de exercícios da matéria anterior, durante a exposição da matéria nova paralelamente com a assimilação e compreensão). compreensã o). Podem-se considerar duas formas principais da consolidação:
Consolidação permanente , significa transmissão da matéria nova e consolidação paralelamente, isto é, após compreender a matéria, os alunos reproduzem os conhecimentos, aplicando-os a uma situação conhecida; Consolidação directa ou concreta, significa a aplicação de conhecimentos para situações novas, após a sua sistematização; implica a integração dos conhecimentos de forma que os alunos estabeleçam relações de similaridade, de analogias, de diferenças entre conceitos, fenómenos e liguem os conhecimentos adquiridos com situações novas e factos da prática social. No programa de 25
ensino de Química existem algumas unidades didácticas específicas para uma consolidação concreta. Alguns exemplos são:
“Sistematização-Classes principais dos compostos inorgânicos” (9ª classe); “Sistematização” (8ª classe); “Sistematização-Substâncias macromoleculares” (10ª classe).
Existem também outras formas de consolidação:
Aplicação: é uma forma de consolidação, é uma forma de culminância relativa do processo de ensino. Os alunos têm de actualizar e enriquecer os seus conhecimentos, capacidades e habilidades em situações novas, unindo teoria e prática, há o aspecto criativo. Não é uma repetição, constituindo seu objectivo estabelcer vínculos do conhecimento com a vida de modo a suscitar autonomia de pensamento e atitudes críticas e criativas expressando a sua compreensão da prática social (LIBÂNEO, Ibid., p. 189).
Exemplos da aplicação escolhidos com base na matéria escolar podem ser, por exemplo, quando os alunos devem aplicar os conhecimentos adquiridos sobre a Tabela Periódica no estudo da matéria, no sétimo grupo principal. O professor pode organizar um trabalho de aplicação dos conhecimentos (saber e saberfazer) durante um trabalho independente e produtivo, onde os alunos operam independente, livres, explicam, provam, avaliam com segurança os conhecimentos adquiridos sob condição de uma prova.
Repetição: há o aspecto memorativo que pode ser repetição permanente, repetição introduzida , controle de T.P.C., repetição para garantir o nível de partida, resumos das partes da aula, repetição total da aula. As tarefas da repetição são: 11. Garantir a fixação dos conhecimentos essenciais na memória; 12. Reactivar o nível inicial; 13. Treinar a memória para aumentar a capacidade mental; 14. Consolidar os novos conhecimentos e refrescamento dos conhecimentos já adquiridos. As possibilidades da repetição ocorrem:
No início duma aula (serve para introdução, introdução , para reactivação dos conhecimentos) Depois da realização dos objectivos parciais durante uma aula (tem a função de resumo, tem uma dupla função, consolidar e resumir);
No fim de uma aula (tem o carácter de uma sistematização, isto é, os alunos têm de compreender entre os resultados parciais duma aula;
Como trabalho de casa. 26
Sistematização: é uma forma de consolidação. É uma catividade de ordem, registo e classificação onde se acentuam os pontos essenciais do conteúdo transmitido e suas relações, possibilitando os alunos separar o essencial do não essencial. A sistematização pode incluir leis, teorias, regularidades, conceitos, métodos e outros aspectos singulares. Os resultados de uma sistematização podem ser a base para problemas novos.
Exemplos de sistematização escolhidos com base na matéria escolar podem ser a classificação de substâncias e tipos de reacções químicas; a sistematização dos conhecimentos sobre ligações químicas, sobre propriedades da Tabela Periódica, sobre o desenvolvimento da teoria atómica, o trabalho com tabelas, esquemas, transparências etc., p.e. “ Reacções redox: Metais como redutores” (8ª classe). Aplicam-se aqui os processos lógicos do pensamento p ensamento como a indução: os Óxidos metálicos nem sempre s empre reagem com os o s Óxidos não metálicos.
Exercitação: é uma forma de repetição, aperfeiçoamento e complemento das actividades e capacidades dos alunos. As formas principais da exercitação são:
Exercícios directos; são situações puras do exercício, objectivos específicos do exercício realizados pelas medidas metodológicas particularmente com experiências como a recolha de gases, filtração, acção sobre indicadores; cada exercício precisa de uma tarfea concreta;
Exercícios indirectos; são processos de exercícios sobrepostos para outros processos didácticos em que as capacidades e habilidades são desenvolvidas na sistematização/prova na realização de outras tarefas.
4.6.3.1. A aplicação da consolidação com o método apresentativo A consolidação é possivel realizar-se com as formas do método apresentativo:
Na exposição do professor, professor , é possível uma concentração dos factos facto s essenciais; A exposição do aluno pode ser uma explicação e realização das experiências em combinação com outros meios didácticos, a demonstração de filmes, slides, transparências, é possível mas não é típica.
4.6.3.2.
A aplicação da consolidação com o método de elaboração conjunta
É o melhor método para uma consolidação em forma de repetição e sistematização. O professor pode controlar bem quais são as lacunas no saber. A consolidação deve ser combinada com os problemas e tarefas que correspondem ao nível inicial dos alunos; os alunos podem participar na aula activamente , p.e. quanto a:
Classificação das substâncias (o professor mostra uma colecção de substâncias diferentes e os alunos devem determinar a sua classe);
27
Relação entre a estrutura atómica e ligação química (os alunos devem explicar as propriedades de substâncias determinadas);
O professor escreve no quadro a fórmula de uma substância e os alunos conhecem as partículas e os métodos da sua obtenção.
4.6.3.1.
A aplicação da consolidação com o método de trabalho independente do aluno
É útil para uma aplicação dos conhecimentos e para exercícios; há também uma combinação do trabalho colectivo e trabalho independente; o trabalho independente pode ser com experiências dos alunos, resolução das tarefas de aplicação e exercícios, trabalho de casa e trabalho com fichas de trabalho.
4.7.
Organização do ensino de Química
A aula é a forma predominante de organização do processo de ensino e aprendizagem cuja duração é de 45 minutos, na qual são mais aplicadas as funções didácticas estudadas. Na base dos objectivos da aula e das condições concretas da escola e da turma, o professor deve determinar os objectivos parciais e partes da aula. Existem 3 formas de organização do ensino: 1. O trabalho comum, no qual todos os alunos resolvem ou estudam a mesma matéria. É uma forma muito racional. 2. Trabalho em grupo, que consiste na distribuição de temas de estudo iguais ou diferentes a grupos fixos ou variáveis, constituídos de no máximo 5 alunos. O objectivo principal do trabalho em grupo é obter a cooperação dos alunos entre si na realização de uma tarefa. A familiarização com o tema de estudo é condição necessária para a aprendizagem comum sendo necessário que cada aluno dè a sua contribuição individual sobre a matéria de estudo. Isso implica que o trabalho em grupo seja precedido de uma exposição, conversação ou trabalho individual. Para uma aula de Química esta é a forma característica para o trabalho experimental no laboratório. Uma vez concluído o trabalho um aluno do grupo informa a turma dos resultados do trabalho. Dependendo das características do trabalho e da forma pela qual o grupo trabalhou a apresentação pode ser feita por todos alunos organizadamente, fornecendo à turma e ao professor, um roteiro ou ordem de apresentação do trabalho. O professor deve dirigir e controlar cada grupo. 3. Trabalho individual. Esta forma de organização da aula é útil para o controle e avaliação dos conhecimentos dos alunos. Pode-se aplicar esta forma para partes da aula de trabalho com fichas de trabalho, livros, tabelas e esquemas, assim como experiências simples dos alunos. O professor
28
pode organizar e planificar uma unidade entre trabalho em grupos e trabalho individual. O probelema será o controle dos resultados do trabalho e o tempo de trabalho. Outra forma de organização do ensino pode ser designada como o estudo do meio. As excursões de alunos para esses ambientes podem constituir excelentes momentos de aprendizagem dos alunos no sentido em que se articula teoria e prática. Mais do que simples visitas de estudo ou excursões, os procedimentos que possibilitam o levantamento, a discussão e a compreensão de problemas concretos do quotidiano possibilitam que a matéria de ensino seja relacionada com os factos sociais a ela conexos. As excursões podem ser feitas a empresas da indústria química, salinas, oficinas, museus, feiras. Estas actividades devem ser planeadas e organizadas pelo professor seguindo algumas sugestões:
O professor tem que planificar os objectivos das visitas, a realização e interpretação das excursões. Pode pedir um relatório, a redacção de um tema relacionado ou a discussão dos problemas encontrados durante a visita;
Será útil se cada aluno tiver tarefas concretas dadas pelo professor. Os alunos observam, tomam notas, conversam com as pessoas, fazem perguntas, identificam o que se produz, como se produz etc..
4.8.
Controle e avaliação 4.8.1.
Necessidade e importância
A verificação e o controle do rendimento escolar para efeito de avaliação é uma função didáctica de extrema importância e ocorre em todas as etapas do ensino, e abrange a consideração dos vários tipos de actividade do professor e dos alunos no PEA. A avaliação do ensino e aprendizagem deve ser vista como um processo sistemático e contínuo, no decurso do qual vão sendo obtidas informações e manifestações acerca do desenvolvimento das actividades docentes e discentes. Os seus resultados dizem respeito ao grau em que se alcançam os objectivos e em que se cumprem as exigências do domínio dos conteúdos, a partir dos parâmetros de desempenho escolar. Para tal, são empregues procedimentos e instrumentos de mensuração (observação, testes, exercícios teóricos e práticos, tarefas) que proporcionam dados quantitativos e qualitativos. A avaliação na escola tem a função de controle e é expressa através de notas ou conceitos ( na escala numérica de zero a vinte ou de menção mau, insuficiente, suficiente a muito bom ou excelente) que comprovam, em quantidade e qualidade o grau de assimilação dos conhecimentos adquiridos em função dos objectivos. No caso da escola moçambicana a prática comum situa o registo da avaliação através de notas. 29
Nesse sentido, algumas questões para discussão são colocadas a seguir: 1) É correcto pedagogicamente aprender só para obter boas notas? 2) Quem está conforme A, B, C, ou D?
As notas são necessárias:
A. Para o professor exercer pressão; B. Para o aluno, como estimulação;
As notas não são necessárias:
C. Porque criam medo; D. Porque tentam ao aprender formal, dificultam a formação de interesses. 3) A aplicação regular da avaliação com notas aumenta os resultados do ensino; 4) Um controle é necessário para determinação do nível de partida antes do tratamento de uma unidade temática; 5) O controle deve e pode fornecer as informações necessárias para:
A sociedade: para a planificação e direcção na tomada de decisões a nível do Ministério da Educação; para informações quanto a escolha do emprego;
O professor: na apreciação do decorrer do PEA; para ajudar os alunos; permite controlar o seu trabalho e em seguida aperfeiçoar os seus métodos; possibilita dirigir e planificar o PEA com mais eficiência;
O aluno: na apreciação do seu desenvolvimento; para o desenvolvimento de suas pretensões; como estímulo constante; permite descobrir métodos e conhecimentos adquiridos erradamente.
6) Controle do nível de partida – significa que antes de elaborar conhecimentos novos o professor deve controlar as aquisições anteriores porque constituem a base para a etapa seguinte do novo saber; 7) Controle da aquisição da matéria nova – permite ao professor ter uma noção correcta sobre a qualidade da compreensão e da firmeza da aquisição dos conhecimentos novos pelos alunos.
4.8.2.
Formas de controle e avaliação na disciplina de Química a)
Formas de controle 30
interrogação oral, pelo professor;
interrogação escrita, como miniteste, autocontrole, fichas de trabalho;
b)
provas com duração de 1 ou 2 horas; comparação das soluções e tarefas, como autocontrole; resultados no quadro;
Formas de avaliação acções gesticuladas e mímicas do professor para avaliar e precisar as respostas ou comportamento dos alunos: com gestos de mão para interromper ou provocar respostas; com gestos de mão para provocar atenção; gestos de mão para indicar erros;
dar razões sobre actividade, resultados do trabalho, resultados das tarefas: oralmente; de forma escrita (avaliação pelas palavras, ou seja, verbalmente;
atribuir notas.
4.8.3. Exigências nas formas de controle e avaliação
A avaliação é um acto de grande responsabilidade para cada professor; tem que se realizar sob os aspectos seguintes:
Como avaliar objectivamente? Na base das exigências do programa de ensino de cada nível, ou seja, a avaliação deve reflectir a unidade entre os objectivos-conteúdos-métodos, expressos nos programas de ensino, este como o critério objectivo;
Avaliar eficazmente com respeito à psique do aluno, aumentando a autoconfiança no saber e saber-fazer do aluno, evitando emoções de insucessos permanentes.
O controle e avaliação devem consciencializar o aluno de modo a saber o que é que os alunos dominam e quais são as suas lacunas no saber e saber-fazer mas com o objectivo de superar as suas deficiências.
A avaliação deve apreciar bons trabalhos e resultados ou incitar para mais e intensiva aprendizagem.
A avaliação, como um acto pedagógico deve ter uma acção educativa tanto sobre o aluno que recebe a nota como para a turma:
As notas devem ser justas, devem corresponder ao valor do aluno; elas não devem ser demasiado generosas nem demasiado rigorosas; o professor deve ter convicções éticas, pedagógicas e sociais de modo a superar-se situações de aparente ambiguidade entre o carácter objectivo e subjectivo da avaliação; 31
Nunca se deve usar as notas como forma de exclusão evitando a avaliação arrogante, a humilhação moral dos alunos;
O professor deve ser imparcial no processo de avaliação.
O controle e a avaliação devem ser eficazes:
O professor deve obter permanentemente informações sobre o processo de aquisição dos conhecimentos;
O controle e avaliação devem estar ligados com as várias formas de consolidação e revisão;
Controle deve ser feito em tempo regular e em número suficiente para cada aluno;
Cada aluno tem que reflectir sobre as exigências da tarefa de controle, tem que dispor de tempo suficiente para resolver as tarefas;
O controle e a valiação devem ser preparados objectivamente no momento da realização da avaliação:
Conteúdo, níveis de exigência, critérios de avaliação com pontos, modelo das respostas ideiais, tarefas com graus de dificuldade crescentes,
tarefas
com
exigências
diferentes
quanto
aos
conhecimentos, habilidades, conceitos, regras, reprodução, aplicação etc..
4.8.4. Passos da realização e exemplos 4.8.4.1.
Passos da realização, controle dos conhecimentos a. Controle oral 1º passo – o professor coloca a tarefa de controle à toda turma e depois indica um aluno para dar a resposata; 2º passo – realização do controle: a turma ouve, controlando por si; o professor compara com os critérios já fixados na sua preparação; 3º passo – perguntas complementares, críticas pelos outros alunos da turma; 4º passo – classificação pelo professor com uma nota (nem sempre é necessário). b. Controle escrito
32
1º passo – preparação e introdução: informações sobre a maneira de controle; organização ou indicações quanto à forma (margem da folha, data, nome, régua e outros meios auxiliares); indicações para a realização (tempo, maneira das respostas, condições para o trabalho correcto e leal; colocação das tarefas (ditar, escrever no quadro, transparência, ficha de trabalho); 2º passo – realização: controle e obediência das normas; respostas às perguntas dos alunos; apontamentos sobre erros observados; indicação de ler e reler o teste escrito antes da entrega; 3º passo – valorização e correcção: avaliação e validação dos resultados; análise dos erros qualitativa e quantitativa; devolução e apreciação.
4.8.4.2.
Exigências na maneira de classificação com notas 1) Determinação das tarefas em concordãncia com os objectivos. O controle escrito deve englobar:
Reprodução do saber (conceitos, regras, teorias etc.);
Aplicação do saber sob condições novas;
Ligação da matéria nova com a matéria conhecida.
2) Os casos singulares da resolução de cada tarefa devem ser avaliados com pontos ou valores etc.. No fim da correcção pode-se fazer os esquemas: a) Valores____________________nº de alunos p.e. 20 val. _________________1 aluno 19 val. _________________0 alunos 18 val. _________________2 alunos (.....) b) Cotação máxima: pode-se verificar quais as perguntas nas quais há maiores dificuldades e quais as que foram percebidas. Pergunta _____________________nº de alunos 1 _______________________13 alunos 2 _______________________6 alunos (...) 33
4.8.5. Tipos de perguntas Considerando que algumas situações de verificação do rendimento escolar se realizam através de exercícios, provas ou testes escritos, os procedimentos da sua elaboração incluem perguntas que devem ser respondidas pelos alunos. Daí a necessidade de as questões colocadas devam ser formuladas com muita clareza para que correspondam, de um modo geral as exigências do nível cognitivo que se pretende que os alunos demonstrem. As questões mais comumente utilizadas, embora existam outras classificações, podem ser assim sistemtizados:
Questões tipo objectivas: avaliam a extensão de conhecimentos e habilidades; possibilitam a elaboração de maior número de questões abrangendo um campo maior da matéria dada; requerem respostas curtas dos alunos; possibilitam controlar mais a interferência de factores subjectivos dos alunos e do professor; possibilitam uma correcção mais rápida no caso em que cada item apresenta apenas uma resposta correcta. Nesses casos exige-se que o aluno escolha uma resposta de entre as alternativas possíveis de resposta.
O aluno seleciona a resposta: a) identifica a alternativa válida (verdadeira/falsa); b) associa pares (associação ou combinação); c) escolhe de entre alternativas (escolha múltipla);
O aluno dá a resposta: a) enuncia a resposta (resposta curta); b) completa a resposta (complementação).
Questões tipo composição: compõe-se de um conjunto de questões ou temas que devem ser respondidas pelos alunos com suas próprias palavras. Usam-se expressões como compare, relacione, sintetize, descreva, resolva, apresente argumentos etc.. As questões devem estar relacionadas com o conteúdo das aulas cujo objectivo é verificar o desenvolvimento de habilidades intelectuais dos alunos na assimilação da matéria: o raciocínio lógico, a organização das ideias, clareza de expressão, originalidade, capacidade de fazer relações entre factos, ideias e coisas, capacidade de aplicação de conhecimentos etc.. Por outro lado, permite avaliar hábitos necessários ao trabalho escolar como caligrafia, ordem, limpeza.
O aluno organiza a resposta: a) Organiza dentro dos limites estabelecidos (resposta orientada); 34
b) Organiza livremente (resposta livre). Há, no entanto, a considerar o nível cognitivo dos alunos na taxonomia de Bloom, quanto a:
5.
1.
Memorização/reprodução
2.
Compreensão
3.
Aplicação
4.
Análise
5.
Síntese
6.
Avaliação
PLANIFICAÇÃO E PREPARAÇÃO DAS AULAS Introdução No estudo das Funções didácticas vimos algumas formas de organização do ensino. Consideramos a
aula como a forma predominante de organização do Processo de Ensino e Aprendizagem (PEA). É durante as aulas que são mais aplicadas as funções didácticas estudadas, podendo estas constituir-se em tipos de aulas, p.e. aula de introdução, aula de trabalho com a matéria nova etc. No entanto, seja qual for a opção escolhida, a aula deve ser planificada e preparada muito cuidadosamente pelo professor, prevendo e antecipando as suas actividades e a dos seus alunos, avaliando as condições e meios necessários para a sua efectivação. Ou seja, a aula deve ser organizada e planificada de modo que ela seja o espaço e o ambiente ideal para a assimilação activa dos conhecimentos, para o desenvolvimento de capacidades e habilidades dos alunos. Nesse sentido, estabelecem-se as articulações
entre os objectivos e conteúdos do plano de ensino e as capacidades dos alunos, transformando-os em objectivos dos alunos. Para isso, o professor ao planificar e preparar as aulas transforma o plano geral do ensino em planos específicos de aulas sujeitos as alterações e as acomodações que forem julgadas pertinentes ao longo do ano escolar. Neste tema trataremos dos princípios, fundamentos e passos da planificação do ensino conforme o estabelecido nos programas oficiais da disciplina de Química. Os programas de ensino, como documentos oficiais, preconizam objectivos gerais e específicos em função dos conteúdos das aulas estes, considerados 35
como matéria selecionada e preparada pedagogica e didacticamente, privilegiando os métodos e meios mais adequados para ser assimilada pelos alunos.
5.1.
Princípios e fundamentos da planificação do ensino
O PEA realiza-se em etapas, ou seja, não é a soma simples das aulas singulares, sendo todos os seus elementos importantes cuja relação é de mútua interdependência. Ao considerarmos desse modo, procuramos demonstrar que o ensino caracteriza-se por ser um processo com uma estrutura complexa. Os elementos dessa estrutura são: objectivos, professor, alunos, tempo, conteúdos, métodos e meios. A disciplina de Didáctica realiza a mediação escolar dos objectivos preconizados pelas directivas ou posturas educativas de alcance social, político e pedagógicos, articulados ao PEA, orienta o trabalho docente tendo em vista a inserção e os modos de actuação dos alunos na vida social. O trabalho docente constitui-se de um sistema articulado do trinómio objectivos-conteúdos-métodos que formam uma unidade. Segundo LIBÂNEO (p.154) a unidade entre objectivos-conteúdos-métodos constitui o princípio fundamental de compreensão didáctico: os objectivos, explicitando propósitos pedagógicos intencionais e planificados de instrução e educação dos alunos, para a participação na vida social; os conteúdos, constituindo a base concreta de informação para alacançar os objectivos e determinar os métodos; os métodos, por sua vez, formando a totalidade dos passos, formas didácticas e meios organizativos do ensino que viabilizam a assimilação dos conteúdos e, assim, a concretização dos objectivos. Ao afirmamos isso, queremos dizer que o programa de ensino apresenta, respectivamente, para as unidades didácticas e subunidades ou aulas, objectivos particulares para cada uma, isto é, teremos os objectivos gerais da unidade didáctica e objectivos específicos para a aula. Temos um entendimento do conceito de objectivo(s) como uma transcrição das orientações estratégicas em resultados ideias preconcebidos e operacionais (Didáctica Geral). De outro modo, são premissas gerais do PEA, representam as exigencias da sociedade em relação a escola, ao ensino, aos alunos, ao mesmo tempo que reflectem posturas e opções políticas e pedagógicas dos agentes educativos em função das mudanças sociais, políticas, económicas que ocorrem na sociedade.
5.1.1.
Importância da planificação
No início dfissemos que o ensino tem uma estrutura complexa. Nessa complexidade, entre outros elementos (objectivos, conteúdos, métodos, meios e tempo lectivo), releva-se a aprendizagem dos alunos como o ponto central, sob orientação e mediação do professor. O professor escolhe e determina os objectivos, os métodos e meios dirigindo todo o processo na base dos programas de ensino que contêm as orientações metodológicas para a assimilação dos conteúdos da matéria de ensino pelos alunos. O professor planifica, 36
controla e avalia todos os passos didácticos e metodológicos da assimilação dos alunos. Planificar significa, portanto, uma actividade consciente de previsão das acções docentes fundamentadas em opções político pedagógicas (objectivos educacionais) e tendo como referência permanente as situações didácticas concretas. A acção de planificar compreende as funções essenciais do ensino nomeadamente de explicitação de princípios, directrizes e procedimentos do trabalho docente; de expressão de vínculos entre os objectivos gerais e específicos; de racionalização, organização e coordenação do trabalho docente, de previsão dos objectivos, conteúdos e métodos; de assegurar a unidade e coerência do trabalho docente de modo a responder a questões sobre o que, como, para quem e a quem ensinar; de actualização do conteúdo do plano de ensino; de facilitar preparação das aulas. Todas essas funções poderão servir como um guia de orientação do trabalho docente apresentando ordem sequencial, objectividade, coerência e flexibilidade.
5.1.2.
Os objectivos gerais e específicos
Neste item trataremos de caracterizar os objectivos gerais, objectivos específicos e objectivos mais específicos.
Procuraremos depois, considerar e incorporar essas categorias na base do programa de ensino da
Química que é o instrumento essencial para a planificação e preparação das aulas de Química. Objectivos gerais: expressam posturas e finalidades educativas oficiais de acordo com as ideias e valores dominantes numa determinada sociedade; são vinculativos para o sistema escolar, para a escola e para o professor.
Vale, neste ponto, ainda referir que os objectivos educacionais oficiais têm implicações no trabalho docente na sala de aula e, por essa razão, o professor deve saber que concepções de homem e de sociedade caracterizam os documentos oficiais, uma vez que tais objectivos expressam posturas e as vontades daqueles que controlam as instituições oficiais. É preciso também que o professor adopte uma postura crítica em relação aos objectivos preconizados nos documentos oficiais, exigindo-se para tal, clareza nas suas convicções políticas e pedagógicas, aquando p.e., da tomada de decisões sobre os objectivos específicos para o seu trabalho na escola e na sala de aula, isto é, na transformação dos objectivos gerais em trabalho pedagógico que corresponde às tarefas concretas da sala de aula. Isso significa que o professor não deverá apenas copiar os objectivos prescritos nos programas oficiais de ensino, mas reavaliá-los em função da realidade concreta e objectiva que se apresenta na escola: as condições da escola, os problemas e as particularidades sociais e culturais dos alunos etc.. Objectivos específicos: particularizam a compreensão das relações entre a escola e a sociedade e em particular do papel da matéria de ensino. Eles expressam, pois, as expectativas do professor sobre o que
37
deseja obter dos alunos no decorrer do PEA. Têm um carácter pedagógico, porque explicitam o rumo a ser imprimido ao trabalho escolar, em referência ao programa de ensino oficial.
Nos programas de ensino estão descritos os objectivos gerais para os vários ciclos, níveis ou classes e respectivas unidades didácticas. O professor deverá fazer a correspondência dos objectivos gerais aos objectivos da matéria de ensino no sentido de obter resultados no âmbito dos saberes, do saber fazer e das atitudes e convicções através dos quais se busca o desenvolvimento das capacidades de cognição dos alunos, “desdobrando-os” em objectivos mais específicos, determinados pela especificidade de cada etapa da aula ou conjunto de aulas.
5.1.3.
Algumas orientações e sugestões sobre a redacção ou formulação dos objectivos específicos
A formulação dos objectivos específicos deverá partir daquilo que se tem como conteúdos da matéria de ensino. A partir da sua formulação o professor fixará os resultados a obter do processo de transmissão e assimilação dos conhecimentos, conceitos, habilidades e vão direcionar o trabalho do professor, podendo alterar a disposição dos conteúdos e dos métodos de trabalho. Recomenda-se por isso, para uma boa redacção, que o professor tenha em conta que os objectivos especifícos:
Devem ser redigidos com clareza;
Devem ser realistas expressando resultados concretos da aprendizagem de facto alcançáveis, em função do tempo e das condições reais;
Devem corresponder à capacidade de assimilação dos alunos.
As expectativas do professor em relação aos resultados das operações mentais e manipulativas podem-se considerar de constatação e alcance imediato a curto e médio prazo, porém, o professor deve estar consciente de que os objectivos de alcance formativo não têm alcance e comprovação imediatas. Estes constituem projecções futuras cuja consecução se dá ao longo do processo educativo. A formulação dos objectivos específicos permite que o professor transforme os tópicos das unidades didácticas (conteúdos) em depoimentos que expressam resultados a alcançar no fim da unidade
didáctica no concernente a:
conhecimentos sobre factos, conceitos, princípios, teorias etc.; habilidades sobre o que o aluno deve aprender para desenvolver capacidades intelectuais e habilidades manipulativas ao aplicar fórmulas em exercícios, ao observar fenómenos decorrentes de experiências, recolher e organizar dados ou informações, raciocinar com dados
38
da realidade, formular hipóteses, usar ou manipular materiais, objectos, substâncias e aparelhos ou outros instrumentos;
atitudes e convicções em relação à matéria, ao estudo, ao relacionamento humano, à realidade social (desenvolvimento de atitude científica, consciência crítica, responsabilidade, solidariedade etc.)
Alguns verbos podem ajudar na explicitação mais precisa sobre os resultados a alcançar e devem ser utilizados com coerência a que lhe correspondem as operações mentais, as habilidades e capacidades manipulativas e operacionais e as atitudes formativas: definir, listar, identificar, reconhecer, resolver,
explicar, saber usar e ou aplicar, reproduzir, comparar, relacionar, analisar, justificar, diferenciar, apontar, localizar, desenhar, nomear, destacar, distinguir, demonstrar, classificar, utilizar, organizar, mencionar, formular etc..
5.1.3.1. Alguns exemplos de formulação de objectivos específicos escolhidos na base do programa de ensino de Química
8ª Classe//Unidade 5 (8ª//5): “Oxigénio, oxidação, óxidos, bases”. (14 aulas). Os conteúdos resumidos desta unidade são:
Oxigénio: estado natural, obtenção, propriedades;
Processo de oxidação: óxido, fogo,oxidação lenta e rápida, combustão;
Composição do ar;
Formação de bases, composição, propriedades (acção sobre indicadores).
Os objectivos (entre outros) desta unidade são:
No fim desta unidade, os alunos devem saber:
Explicar algumas reacções entre oxigénio e outras substâncias com a formação de compostos;
Aplicar e definir os termos óxido e oxidação como uma ligação com oxigénio;
Descrever propriedades de alguns elementos, de óxidos e os fenómenos do decorrer das reacções químicas. ↓↓
39
Isto significa que os alunos, nestas 14 aulas, aprendem e generalizam factos e regras. Cada aula completa o saber e saber fazer dos alunos.
Aula 2// 8ª/5/2: “Preparação do Oxigénio no laboratório; noção de catalizador. Os objectivos finais desta aula são: No fim desta aula os alunos devem saber:
Explicar a experiência da obtenção de Oxigénio (a partir de H2O2 / KMnO4 );
Descrever a essência duma reacção química como transformação das substâncias;
Explicar a noção de catalizador (MnO2) como uma substância que influência a velocidade da reacção ou por outras palavras, que acelera o decorrer da reacção química.
Resumindo: 1.
A planificação abrange:
Aulas
Unidades didácticas
Semestres
Anos lectivos
Existem objectivos que se podem atingir em cada aula, mas também há objectivos que só se podem atingir em unidades maiores, p.e. “o desenvolvimento da linguagem química”. 2.
5.2.
A base para a planificação das aulas é o programa obrigatório da escola:
Programa de ensino
Guiões etc..
Passos da planificação 1. Coordenação do programa de Química com o decorrer do ano lectivo:
O ano lectivo prevê mais tempo para as aulas do que o programa (tempo para repetição, consolidação, trabalho laboratorial, controle etc.);
O semestre deve terminar com o fim de uma unidade (isto seria o ideal); 40
As condições específicas da turma têm que ser consideradas (p.e., as aulas de Química que não foram dadas no ano anterior).
2. Determinação sobre as condições materiais da realização do PEA no ano lectivo na Química (meios didácticos possíveis, laboratório etc.). 3. Planificação das unidades temáticas
Determinação dos objectivos principais e dos pontos essenciais da matéria (conteúdo e objectivos);
Orientação quanto ao caminho metodológico p.e.:
Unidades com muitas experiências, exercícios e repetições etc.;
Prticar/execitar a linguagem química;
Preparação/correcção dos testes escritos, exercícios escritos etc..
4. Planificação de cada hora da aula (45 minutos)
cada aula está integrada no processo inteiro;
cada aula começa com a criação das condições para aprender e deve determinar os objectivos mas o fim duma é sempre relativo
5.3.
a aula é uma unidade mínima do PEA;
cada aula deve ser preparada com base na planificação das unidades maiores.
Tipos de aulas e outras formas de organização do ensino (ver Funções Didácticas)
5.4.
Planificação da unidade didáctica 5.4.1. Considerações precedentes O professor deve analisar o conteúdo dos programas, dos manuais e dos textos de apoio: não deve só imitar as sequências ou exemplos dados. Que perguntas se deve colocar?
Qual é a posição e função desta unidade didáctica no curso e qual é a relação com outras disciplinas?
Os aulnos reconhecem, adquirem conhecimentos sobre um tipo de equações químicas fundamental; isto significa assegurar conhecimentos sólidos e aplicáveis sobre a matéria; 41
Esta unidade segue-se depois da introdução da linguagem química; é possível e necessário exercer trabalho com fórmulas e equações químicas;
Várias experiências com construções diferentes de aparelhos químicos podem ser realizadas; os alunos podem desenvolver capacidades com o trabalho laboratorial.
Qual é a matéria a ser transmitida?
Decorrer das reacções químicas entre vários metais e não metais e óxidos;
Conceitos redox, redutor/oxidante;
Aplicação na prática: redução de Fe2O3 e outros minerais, Ferro bruto, Aço.
Que experiências e propostas de experiências existem no programa a respeito do método experimental: meios e tempo disponíveis?
O professor deve analisar e abranger as condições concretas em cada turma e também na sua escola;
O saber e saber fazer já adquirido deve ser consolidado, p.e.: Óxido
→ Oxidação
2 Cu + O2 →
2 CuO
(vermelho
(preto)
acastanhado)
As reacções foram realizadas nas aulas anteriores Foram descritas:
o
Magnésio com brilho metálico o
Magnésio em forma de pó branco
→
Foram formadas equações químicas: 2H2 + O2 C
o
+
→
O2
→
2H2O CO2
Portanto: os alunos têm imagens concretas de oxidações diferentes
(substâncias elementares combinam-se com Oxigénio). Resumindo: 1.
Estudo dos programas, dos manuais etc.; 42
2.
Posição e função da unidade;
Matérias por tratar, p.e., reacções, conceitos, aplicações etc.;
Condições concretas na turma;
Saber, p.e., símbolos conhecidos, valências etc.;
Capacidades e habilidades;
Atitudes;
Nível de partida, p.e., as experi~encias dos alunos; Condições materiais, p.e., meios didácticos, sala de
aula ou laboratório
com água, gás, quadro negro etc..
5.4.2.
Passos da palnificação da unidade didáctica 1. Determinação dos objectivos da unidade didáctica;
No âmbito do saber
No âmbito das capacidades/habilidades
No âmbito das convicções
2. Proposta de uma planificação
Tempo
Tema das
Nº de
aulas
Pontos essenciais Da
Da
semanas;
matéria
consolidação
data
nova
Meios e tarefas
Relações
preparadas a longo
com outras
prazo
disciplinas
concreta
43
5.5.
Planificação de uma aula
44
ÍNDICE Introdução Parte I
1. A actividade experimental no contexto do ensino de Química 1.1. A aquisição de conhecimentos pela actividade experimental 1.2. Características da actividade experimental 2. A função das experiências na formação e educação 2.1. Experiências de demonstração 2.1.1. Exigências para a realização das experiências de demonstração 2.1.2.
Vantagens das experiências de demonstração
3. As experiências dos alunos no laboratório 3.1. Algumas exigências gerais para a realização das experiências dos alunos 3.2. A organização do trabalho dos alunos no laboratório 4. Estratégias didácticas para a realização de experiências
Parte II
5.Demonstrações e experiências recomendadas pelo programa de ensino 6. Conteúdos das experiências propostas .................................. 6.1. Propriedades das substancias ...................................... 6.2. Métodos de separação de misturas ................................ 6.2.1. Cromatografia ....................................................................................... 6.2.2. Extração ................................................................................................. 6.3. Fenômenos Físicos .................................................. 6.4. Reações Químicas .................................................... 6.4.1. Esterificação ......................................................................................... 6.4.2. Saponifição ............................................................................................ 6.5. Cinética Química ..................................................... 6.6. Indicadores ............................................................ 45
7. Plano temático..................................................................................................... 8. Programa para o segundo semestre ........................................................... 9. Avaliação............................................................................................................... 10. Bibliografia..........................................................................................................
INTRODUÇÃO As práticas e experiências escolares constituem uma cadeira inserida no curso de Bacharelato e Licenciatura em Ensino de Química na FCNM, 3o ano, 2o semestre, com os seguintes objectivos: No fim das aulas os estudantes devem ampliar e consolidar capacidades e habilidades de: 1. Planificar e realizar aulas laboratoriais; 2. Planificar e realizar experiências tomando em consideração as condições das escolas locais; 3. Avaliar criticamente as possibilidades de realização de experiências tomando em consideração os conteúdos do programa de ensino. Dos objectivos desta cadeira (principalmente o objectivo 2) surgiu a necessidade de elaboração deste manual que visa contribuir para a formação de professores criativos, que sejam minimamente capazes de fazer face a deficiência que se tem constatado nas escolas secundárias, da falta de laboratórios equipados para a realização de experiências nas disciplinas de Ciências Naturais. A elaboração deste guia para a cadeira de Práticas e Experiências Escolares baseou-se no Novo Currículo em vigor na UP e nos programas de ensino de Química de 2004; as experiências propostas 46
abrangem, como não poderia deixar de ser, conteúdos tratados no 1o ciclo do ESG, para além do 2o ciclo. O guia está dividido em duas partes: A primeira parte consiste na apresentação de conteúdos teóricos sobre o método e a actividade experimental; no final de cada abordagem teórica, sempre que possível, propõe-se actividades para discussão, debate e reflexão. A segunda parte é composta por um conjunto de guiões de experiências a serem realizadas pelos estudantes. Os guiões possuem o tema da experiência, o material necessário, as substancias, os procedimentos para a sua realização. Algumas das experiências são apresentadas em duas variantes, porém, com o mesmo objectivo, uma delas usando a material convencional e a outra usando material de laboratório. As possíveis observações, interpretação/discussão de resultados e conclusões das experiências são apresentadas no fim desta proposta.
Pontos de revisão
O processo de aquisição de conhecimentos na disciplina de Química:
Observação/percepção da realidade, pensamento (penetração teórica sobre a essência dos objectos), aplicação dos conhecimentos;
Formação de juízos gerais através dos processos de indução e dedução;
A linguagem como forma de ligação entre o objecto e a palavra;
Formação de conceitos:
Processo directo de compreensão sensorial ;
“Um conceito de química é uma ideia na qual estaão expressas as características gerais e essencias dos obejctos e fenómenos”
Mediante a aquisição oral na qual a actividade pensante é adquirida na base de ideias e conceitos já existentes, previamente adquiridos;
Para reflectir
ACTIVIDADE 1: Julga ser possível e vantajoso tornar o ensino da Química mais concreto? Acha que todos os conceitos químicos são possíveis de traduzir em modelos concretos? Fundamente estas questões com exemplos.
47
Parte I
1. A actividade experimental no contexto do ensino de Química Muitas vezes a ideia de experimentação em Química é aquela que exige condições que dificilmente encontramos nas escolas. Faz-se necessário reflectir sobre o papel da actividade experimental no contexto do ensino de Química. Tal reflexão é necessária visto que de uma forma geral, nos cursos para professores as aulas experimentais são pensadas dentro de uma solução técnica e ocorrem, geralmente, paralelas e complementares às disciplinas chamadas teóricas. No entanto, a acção pedagógica exige muito mais do que o conhecimento teórico e prático na disciplina de Química para permitir que o seu ensino vá para além da memorização dos conteúdos isolados e abstractos. A acção pedagógica, dentro de um contexto histórico-social, deve contribuir também para desfazer conotações da ciência em relação aos problemas de poluição ambiental, aos aditivos químicos entre outras associações de senso comum. No processo de ensino/aprendizagem da Química as actividades experimentais devem ser garantidas de modo a evitar que a relação teoria-prática se transforme numa relação dicotómica. Destaca-se como fundamental que durante a actividade experimental se proporcionem situações que suscitam a análise de dados, a discussão e interpretação dos resultados obtidos que contribuem e reforçam a auto-confiança e a autonomia dos alunos. Nesse sentido, há que ter em conta e atribuir a máxima importãncia aos conhecimentos alternativos ou as preconcepções que os alunos trazem de modo a colocá-los numa situação de aprendizagem que possibilite o confronto de ideias visto que isso pode influenciar no modo da sua aprendizagem. A actividade experimental é importante não só para a investigação como contribui para que os objectivos nos campos cognitivo, afectivo e psicomotor sejam alcançados e deve ser planificada levando em conta esses factores. Para reflectir e discutir
ACTIVIDADE 2: “Conhecimento científico e Química : o conhecimento químico representa o avanço da ciência, a qual permite descobrir a verdade sobre os fenómenos fornecendo certezas a respeito de como e porquê sobre os factos observados”
48
ACTIVIDADE 3: “Química e sociedade: toda a sociedade é responsável pelo lixo que produz, incluindo cada indivíduo como cidadão; é dever de todos desenvolver medidas adequadas para tratar adequadamente o lixo.”
1.1.
A aquisição de conhecimentos pela actividade experimental
Nas aulas de Química é muito importante transmitir ideias concretas sobre a realidade e os objectos concretos (as substãncias químicas, as reacções químicas), através da observação bem como pela actividade
imaginativa (modelos de átomos). A observação pode ser levada a cabo mediante a aobservação da natureza, na realização de experiências, na observação dos objectos reais, na observação com os meios didácticos como modelos, filmes, fotos, slides, desenhos etc. A formação de ideias mediante a actividade imaginativa estimula-se pelo estudo dos livros, tabelas, textos de apoio etc. Pela actividade experimental, que é mais do que a experiência, os alunos adquirem a certeza sobre as relações objectivas: o professor tem a tarefa de ensinar os métodos, as técnicas do trabalho intelectual e manual que estão ligados com a disciplina de Química; por sua vez os alunos devem adquirir conhecimentos sobre esses métodos e técnicas e utilizá-los. A dialéctica no processo de aquisição do conhecimento, na unidade entre indução e dedução, entre teoria e prática, entre análise e síntese, encontram-se também na unidade entre a actividade experimental e
intelectual. ACTIVIDADE 4: “O ensino de química é um processo que visa a promoção da mudança conceitual a partir das concepções prévias dos alunos.” Debata sobre a importância dos pre-conhecimentos ou conhecimento do senso comum dos alunos e a sua relação com o conhecimento científico
1.2.
Características da actividade experimental
A Química como ciência experimental, possui uma componente laboratorial e prática forte, durante a qual o químico põe à prova uma ideia sobre uma explicação, investiga sobre um determinado padrão de comportamento químico, experimenta processos de utilização de produtos, sobre as formas mais rentáveis de utilização de produtos, verifica as condições de realização de experiências etc. O Método Experimental é uma prova das hipóteses através da realização de experiências; é o método científico de verificação ou falsificação das hipóteses. 49
As características fundamentais são:
Faz a unidade das capacidades manuais e intelectuais;
Serve para obter conhecimentos sobre a prática e também serve para a revisão dos conhecimentos adquiridos;
É um método de estudo dos fenómenos no qual o Homem intervém activamente no decorrer dos acontecimentos tendo em conta o objectivo da observação exacta dos fenómenos;
O investigador utilizará todo os meios de trabalho no momento do processo abstracção, selecionando aqueles problemas de interesse para a sua actividade;
Pretende descrever as regularidades de uma forma pura.
Pode-se resumir a actividade experimental nos seguintes passos:
A dedução das conclusões na base de uma hipótese;
A preparação intelectual (teórica) da experiência;
A realização da experiência;
Interpretação dos resultados obtidos:
Durante a preparação da experiência são colocadas questões relativas a experiência como um problema que deve ser resolvido. Na fase da realização da experiência os alunos, com base nas questões acima colocadas, devem fazer todas as observações, descrever o decurso da experiência e tomar as devidas anotações. Durante a interpretação dos resultados da experiência os alunos com base nas tarefas colocadas e nas anotações feitas, os alunos estarão em altura de apresentar a solução do “problema” , isto é, apresentar os resultados da experiência, usualmente em forma de um relatório, mas também através de uma apresentação oral. As experiências podem ser aplicadas em vários momentos didácticos do ensino de ciências naturais: para introdução de matéria nova, consolidação avaliação de conhecimentos, habilidades e capacidades; A prática da afetividade experimental permite aos alunos utilizarem conscientemente os métodos científicos de aquisição do conhecimento, como uma parte do saber fazer. Alguma literatura refere que no ensino de Química existem três tipos de actividades experimentais: a. Experiências efectuadas pelo professor , intercaladas em aulas teóricas mais ou menos expositivas; 50
b. Experiências efectuadas pelos alunos , em equipas mais ou menos extensas, exclusivamente dedicadas à experimentação (aulas práticas); c. Experiências efectuadas pelos alunos sob orientação do professor em aulas teórico práticas (aulas teórico-práticas).
ACTIVIDADE 5: reflicta sobre a afirmação segundo a qual as hipóteses formuladas no domínio da Química são testadas experimentalmente e podem resultar em leis.
ACTIVIDADE 6: faça uma interpretação dos quatro passos da actividade experimental acima mencionados.
2. A função das experiências na formação e educação Uma primeira abordagem sobre a realização de experências, como meio para reconhecer as substâncias das reacções químicas, foi feita na disciplina de Didáctica II, quando foram tratadas as “Linhas principais” do ensino de Química. Nesse tema refere-se que as aulas de Química permitem uma aquisição dos métodos de trabalho simples no laboratório, a planificação curricular, a realização, interpretação e valorização das experiências aplicando conscientemente os pressupostos do Método Experimental. A experiência assume-se como um dos métodos de ensino. e um modo geral, as experiências visam:
Formar conhecimentos sólidos, aplicáveis e utilizáveis;
Confirmar uma determinada relação objectiva existente na natureza; essa relação pode ser situada nas acções didácticas da aquisição da matéria nova, como aplicação dos conhecimentos, como consolidação e avaliação dos conhecimentos e capacidades dos alunos.
Oferecem conhecimentos e fundamentos que permitem aos alunos estabelecerem a relação (e interligação) entre vários fenômenos da natureza;
2.1. Experiências de demonstração É um método de apresentação aplicado pelo professor. O professor apresenta objectivos, assuntos, modelos e processos. A experiência de demonstração é realizada geralmente pelo professor, mas também pode ser feita por um aluno (com certas habilidades) escolhido pelo professor. Este tipo de experiência deve ser realizado com aparelhos de tamanho maior de modo a permitir uma boa observação por parte dos alunos. 51
Os alunos devem observar, colocar perguntas, protocolar, desenhar, comentar, e elaborar um relatório do que observam. No programa de ensino de Química, em cada unidade temática existem muitas possibilidades de realizar experências de demostração pelo professor e alunos e experiências dos alunos. São típicas as seguintes experiências de demonstração:
Demonstração de reacções químicas (alterações qualitativas e quantitativas da matéria) com a ajuda de equações químicas que representam as transformações;
Demonstração de substãncias, p.e. minerais, pedras, minérios, produtos químicos;
Demonstração de equipamento laboratorial, aprelhos, instrumentos;
Demonstração de actividades e de atitudes ao experimentar por indicação correcta dos procedimentos;
2.1.1
Exigências para a realização das experiências de demonstração
1. É preciso que os aparelhos e instrumentos possuam um tamanho tal que produzam o efeito da demonstração; Por exemplo: tubo de combustão – 40cm; 20mm; 500ml; balão de vidro – 500ml; copo de vidro – 400 a 600ml; tubo de ensaio – 15 a 30 mm 2. O arranjo dos aparelhos e instrumentos têm de ser visíveis a fim de que todos alunos possam acompanhar claramente o decorrer da experiência; as quantidades das substâncias que devem reagir e os passos da reacção têm que corresponder a estas exigências; 3. Os tubos de interligação de vidro ou de borracha devem ser relativamente curtos e a corrente dos produtos químicos da reacção deve ser conduzida da esquerda para a direita tal e qual como se escreve no quadro; 4. É necessário examinar cada experiência de demonstração antes da aula prevista, utilizando as mesmas quantidades de substâncias e os mesmos aparelhos que o professore vai colocar em frente dos alunos, para evitar situações perigosas e rsultados secundários imprevistos; 5. Devem ser ampliadas as possibilidades de acção de efeitos, podendo utilizar, por exemplo, o retroprojector. 52
2.1.2
Vantagens das experiências de demonstração
O professor pode dirigir facilmente a atenção dos alunos;
Todos os alunos percebem ao mesmo tempo e bem os mesmos efeitos da experiência;
Podem ser realizadas experiências que possuem um carácter perigoso quanto ao trabalho dos alunos.
3
As experiências dos alunos no laboratório 3.1
Algumas exigências gerais para a realização das experiências dos alunos:
As experiências devem ser realizadas de forma fácil; com poucos passos na sua realização;
Os alunos devem aprender a manusear rapidamente os aparelhos, estes devem ser simples;
Os alunos não devem realizar experi~encias com substâncias venenosas e com substâncias que podem explodir facilmente;
O perigo na realização das experiências pelos alunos deve ser o máximo limitado: as quantidades das substâncias utilizadas devem ser pequenas; substancias diluidas.
A montagem dos aparelhos não deve ocupar muito tempo da aula;
O professor deve planificar as experiências dos alunos considerando todas as funções didácticas ou etapas didácticas da aula nomeadamente a introdução da matéria nova ou motivação, o trabalho com a matéria nova, a consolidação e a avaliação.
3.2
A organização do trabalho dos alunos no laboratório A forma básica da organização do processo de ensino aprendizagem é a aula; O professor define os objectivos particulares e divide a aula em casos particulares em dependencia dos objectivos e conteúdos da disciplina e na base das condições da turma; O professor selecciona os métodos de ensino e decide e também sobre a organização do trabalho dos alunos; Nas aulas de Química existem relações definidas entre os métodos de ensino e o modo de trabalho dos alunos; Assim, o modo de trabalho dos alunos pode dividir-se em: 53
A. Experiências iguais; B. Experiências parcialmente colectivas e parcialmente separadas; C. Experiências diferentes realizadas em cada grupo ou por cada aluno. Experiências iguais: todos alunos organizados em grupos ou sozinhos fazem ao mesmo tempo a realização, a interpretação da experiência; Vantagens:
Todos alunos realizam a mesma experiência;
Facilita a orientação e preparaçãodos alunos;
Facilita o controle da turma;
O professor tem possiblidades de comparar as actividades dos alunos.
Experiências parcialmente colectivas e parcialmente separadas: estas caracterizam-se pela preparação e interpretação colectiva das experi6encias que os alunos realizam em grupos separados com tema específico e trabalham com substâncias diferentes ou com aparelhos diferentes. Vantagens:
Em pouco tempo pode-se recolher muitos resultados;
Os grupos de alunos trabalham relativamente independentes e por conseguinte demonstram maior interesse na disciplina;
Desvantagens:
C.
A orientação e o controle dos alunos é mais difícil; Nem todas as experiências são realizadas por todos alunos.
Experiências diferentes em cada grupo ou por cada aluno Este modo de trabalho é útil se o programa exigir um estágio no laboratório e serve também para criar
círculos de interesse
4. Estratégias didácticas para a realização de experiências MEd. Ana Paula
54
Parte II
5. Demontrações e experiências recomendadas pelo programa de ensino 8a /1a : Conceitos iniciais -Reacções Químicas -Amostra de substancias -Propriedades Físicas de algumas substancias puras -Misturas mecânicas e dissoluções -Separação dos componentes de mistura por decantação, filtração e evaporação -Combustão de uma vela -Manifestação das reaccoes químicas
8a /2a: As substancias e as reaccoes quimicas -Reacção de decomposição -Conservação de massa numa reacção química -Demonstração da mole de uma substância -Tipos de reacção química: composição e decomposição
8a /3a: Oxigênio. Óxidos e combustão 55
-Obtencção e propriedades do Oxigênio. -Factores que intervem na combustão das substancias -Factores que intervem na oxidação dos metais Obtenção e propriedades do Oxigênio.
8a /4a : Termoquímica Reacções Exotérmicas e Reacções endotérmicas 8a /5a: O Hidrogênio. Água. Hidróxido. Ácidos e sais -Obtenção e propriedades do hidrogênio. -Reacção da água com os metais activos e com os óxidos metálicos. -Reacção dos ácidos com metais -Reacção de neutralização -Reacção dos ácidos com metais -Determinação do caráter acido e básico de várias dissoluções
9a /2a: Ligação química -As propriedades das substancias iônicas e covalentes -Substancias atômicas, iônicas e moleculares 9a /3a: Cloro e os elementos do VII grupo -Obtenção e propriedades do Cloro -Obtenção e propriedades do HCl -Identificação do ião Cloreto 9a /4a: Enxofre e os elementos do VI grupo -Propriedades e alotropia do Enxofre -Factores que afectam a velocidade da reacção -Propriedades do H2SO4 -Identificação do ião sulfureto e sulfato-precipitação -Reacção do enxofre
9a /5a: Nitrogênio e os elementos do V grupo. Adubos minerais -Demonstração de fertilizantes -Propriedades do Amoníaco 56
-Obtenção do NH4Cl
9a /7a: Classes principais dos compostos Orgânicos -Mistura de óxidos -Propriedades químicas dos óxidos -Acção dos ácidos e das bases sobre os indicadores -Propriedades químicas dos ácidos -Propriedades dos sais
10a /1a: O IV grupo. Carbono e seus compostos -Poder absorvente do carvão vegetal -Obtenção do dióxido de carbono -Observação das amostras de carbono, silício e seus compostos -Propriedades gerais dos compostos orgânicos
10a /2a: Hidrocarbonetos saturados -Propriedades gerais dos hidrocarbonetos saturados -Estudo da variação das propriedades físicas da serie homóloga dos alcanos 10a /3a: Hidrocarbonetos insaturados. Hidrocarbonetos Aromáticos -Obtenção do Eteno -Combustão do Etino em Cloro -Comparação do comportamento dos Alcenos e dos hidrocarbonetos aromáticos perante Bromo dissolvido em Tetracloteto de Carbono 10a /4a: Petróleo e seus derivados -Demonstração do petróleo e seus derivados 10a /5a: Álcoois e Fenóis -Reacção de Sódio com o Etanol Oxidação do Etanol -Combustão do Etanol
10/6a: Aldeídos e Cetonas 57
-Obtenção do Etanal -Reacção do Aldeído com o reagente de Tollens e de Fehling
10a /7a: Ácidos monocarboxilicos. Esteres -Estudo experiental das propriedades químicas mais significativas dos ácidos monocarboxilicos. 10a /8a: Compostos Nitrogenados dos Hidrocarbonetos -Estudo experimental das propriedades das proteinas
6. Conteúdos das experiências propostas 1. Propriedades das substâncias (8a/1a)
Determinação do ponto de fusão e de solidificação
Determinação do ponto de ebulição de substâncias líquidas
Determinação da densidade de substancias sólidas
2. Métodos de separação de misturas (8a/1a)
Cromatografia
Extração do Acido Cítrico do Limão
3. Fenômenos Físicos (8a/1a) 4. Reacções Químicas (10a/7a)
Reacção de Esterificação
Reacção de Saponificação
5. Cinética Química (8a/4a ; 11a/)
Influência do estado de divisão dos reagentes sólidos na velocidade de um sistema reacional
Influência da concentração dos reagentes na velocidade de um sistema reacional 58
6. Indicadores
Preparação de Indicadores Naturais (folhas e flores de algumas plantas)
7.
8.
9.
6.1. Propriedades das substâncias Propriedades das substâncias são as qualidades características que uma substancia apresenta. As propriedades organolépticas são aquelas que percebemos pelos nossos orgaõs dos sentidos. Ex: cor, cheiro, sabor. Apesar de serem muito úteis elas nem sempre podem ser utilizadas pelos químicos, pois, muitos materiais são potencialmente muito tóxicos. Nos laboratórios os químicos usam as propriedades físicas ou químicas e não as organolépticas para identificar as substancias.
6.1.1. Propriedades gerais São aquelas que são observadas em qualquer espécie de matéria. Ex massa, divisivilidade, compressiabilidade, impenetrabilidade, elasticidade.
6.1.2. Propriedades funcionais São aquelas que são comuns à certos grupos de substancias químicas. Ex: Ácidos, bases, sais, óxidos, hidrocarbonetos. 59
6.1.3. Propriedades específicas São aquelas que são peculiares a cada substancia e podem ser físicas ou químicas. As Propriedades físicas são as características através das quais, nos fazem distinguir umas substâncias das outras. Dizem respeito às características inerentes as substancias, ou seja, características particulares que independem das suas transformações em outras substancias. Ex: densidade, temperatura de fusão, de ebulição e de liquefação, solubilidade, cor, cheiro, etc.
Ponto de fusão Quando um sólido é aquecido passa a líquido, da-se a fusão. As partículas da rede cristalina absorvem energia e a amplitude das suas vibrações aumenta cada vez mais até toda a estrutura do cristal se rompe com a formação da fase líquida. Enquanto coexistem a fase líquida e sólida a temperatura se mantém inalterável. A temperatura constante em que se processa a conversão da fase sólida em líquida denomina-se ponto de fusão. No ponto de fusão do sólido o calor é utilizado principalmente para a distruição do retículo, permitindo que as partículas adquiram a liberdade de movimento característica do estado líquido. Por isso durante a quebra do retículo cristalino não há aumento da temperatura – é o ponto de fusão do líquido.
Exemplo: Naftalina Ponto de fusão: 80,55 oC Ponto de ebulição: 218 oC A naftalina na fase sólida transforma-se em naftalina na fase líquida a temperatura de 80 oC. Isto é, a naftalina por aquecimento funde. Isto quer dizer que a naftalina começa a liquefazer-se e liquefaz-se completamente a temperatura de 80oC. A esta temperatura que é característica da naftalina pura chama-se ponto de fusão da naftalina.
Ponto de solidificação Quando um líquido é gradualmente esfriado, a energia cinética média das partículas diminui progressivamente. A uma certa temperatura a magnitude das forcas de atração ultrapassa a energia cinética e a substancia cristaliza-se. Desde o momento em que aparecem os primeiros cristas na massa líquida até aquele que esta se tenha solidificado totalmente, a temperatura se mantém constante. A temperatura constante em se forma a fase sólida é chamada ponto de solidificação. Depois de completado o processo de solidificação a temperatura continua a baixar.
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As temperaturas de fusão e de ebulição das substancias permanecem constantes enquanto ocorre a mudança de estado. Enquanto que os sistemas contendo misturas de substancias ocorrem variações de temperatura durante a fusão e ebulição. As substancias puras possuem ponto de fusão e ponto de solidificação característicos. Quando a substancia não é pura o ponto de fusão é inferior ao normal. O ponto de fusão e o ponto de solidificação de uma substancia são numericamente iguais. Elas podem ser definidos como sendo a temperatura em que as fases sólida e líquida de uma substancia se acham em equilíbrio.
Descrição das experiências Exp 1: Determinação do ponto de fusão e de solidificação do Naftaleno Objectivos Determinar o ponto de fusão e solidificação do Naftaleno Materiais
Tubo de ensaio
Termômetro
Copo de Backer
Fonte de calor (fogão ou bico de Bunsen)
Substâncias
Naftaleno (Cânfora) Água
Procedimentos 1. Coloque uma quantidade muito pequena de Naftaleno num tubo de ensaio. 2. Em seguida introduz um termômetro (pode-se utilizar o termômetro como agitador). 3. Coloque o tubo de ensaio num copo de Backer contendo água. Tenha cuidado para não deixar entrar água no tubo de ensaio. 4. Aqueça lentamente a água e observe com rigor a temperatura a que se funde o Naftaleno. 5. Deixe arrefecer o tubo e anote a temperatura a que se o Naftaleno se solidifica. 6. Compare o valor da temperatura obtida com a do livro de tabelas.
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O Naftaleno funde-se a 78 oC, isto é, a esta temperatura o Naftaleno passa para o estado líquido. Ao deixar-se arrefecer o tubo de ensaio solidifica-se. A solidificação inicia a mesma temperatura em que o Naftaleno se funde. No livro de tabelas a temperatura de fusão do Naftaleno é de 80,5 oC.
Ponto de ebulição É a temperatura em que um líquido passa a vapor. A pressão máxima de vapor do líquido, que é a pressão que o gás exerce sobre as paredes do recepiente no estado de equilibrio em recepiente hermeticamente fechado. A pressão de vapor de um líquido reflete a intensidade das forças de atração intermoleculares. Uma alta pressão de vapor de um líquido significa que um grande número de moléculas “escapam”da fase líquida para a fase de vapor, portanto, as forças de atração intermoleculares nesse líquido devem ter pouca intensidade. A pressão de vapor de um líquido aumenta com o aumento da temperatura porque aumenta a energia cinética das moléculas. Portanto, um maior número de moléculas pode vencer as trações intermoleculares e passar para a fase de vapor. A ebulição ocorre quando a temperatura em que a pressão de vapor de um líquido se iguala a pressão externa. Pois, nessas condições, as moléculas de vapor vencem a pressão externa. Portanto, ponto de ebulição de uma substancia é a temperatura na qual a pressão de vapor do líquido é igual a pressão externa.
Evaporação e ebulição A evaporação e a ebulição são conceitos parecidos. Ambos referem-se a passagem do estado líquido ao estado gasoso. A diferença fundamental entre eles é que a ebulição ocorre quando a substancia atinge a temperatura de mudança de estado. È o que acontece cona água quando atinge os 100 oC. Enquanto que a evaporação ocorre a temperaturas inferiores. A água de um lago por exemplo esta em constante processo de evaporação, mesmo a uma temperatura de 30 0C. Vapor e gás O estado gasoso é um estado de agregação da matéria em que os seus constituintes estão muito afastados, com baixa interação entre si. Uma substancia no estado gasoso pode passar ao estados líquido com o abaixamento da temperatura ou pelo aumento da pressão. Para cada substancia existe uma temperatura crítica acima da qual ela só pode retornar ao estado liquido com o abaixamento da temperatura, ou seja, variações de pressão não provocam a mudança para o estado liquido, trata-se de um gás. Abaixo da temperatura crítica, a substancia pode facilmente mudar para o estado líquido, pelo resfriamento ou simples compressão, trata-se de vapor. No caso do vapor a mudança de estado para liquido da-se facilmente Já a mudança de estado de um gás exige uma temperatura muito baixa. 62
Assim, em temperatura ambiente temos gás O2 e vapor de água. Ambos estão no estado gasoso, só que o oxigênio que se respira não deixara de ser gás no ambiente, pois isso só ocorrerá a uma temperatura de –218 oC,
enquanto que o vapor de água pode se condensar se encontrar uma parede fria em seu caminho.
Descrição da experiência Exp 1-a: Determinação do ponto de ebulição da água Objectivo: Determinar o ponto de ebulição da água Materiais
Termômetro
Tubo de ensaio
Fonte de calor (Bico de Bunsen ou fogão)
Aparas e pedacinhos de vidro
Substâncias
Água
Procedimentos 1. Introduza um pouco de água (cerca de 10 ml) num tubo de ensaio e mergulhe um termômetro mantendo o reservatório abaixo do nível da água sem tocar o fundo do tubo de ensaio. 2. Acrescente as aparas ou os pedacinhos de vidro para evitar uma ebulição tumultuosa e projecções da água.
Experiência 1-b: Determinação do ponto de ebulição Objectivo : Determinar o ponto de ebulição da água Material
Balão de fundo chato
Rolha perfurada
Termômetro
Fonte de calor
Vareta de vidro
Tubo de ensaio
Copo de precipitação 63
Tubo de vidro
Pedra pomes
Substâncias
Etanol
Água desionizada
Cloreto de sódio
Procedimento 1. Coloque 100 ml de água no balão de fundo chato e um pouco de pedra pomes. 2. Introduz o termômetro e o tubo de vidro na rolha e esta na boca do fogão 3. Aqueça a água ate a ebulição e registe esse valor de temperatura 4. Idem aos pontos 1, 2, 3 usando solução aquosa de NaCl 5. Para o tubo de ensaio verte água e etanol na proporção em volume de 3 para 1. 6. Efectue a montagem e registe a temperatura de abulição da mistutra água e etanol. Nota: a pedra pomes é utilizada em pequena quantidade e deve ser substituída em cada um dos ensaios realizados, tendo o seu uso a finalidade de evitar ebulições tumultuosas. Registos : P. E. da água desionizada____ P. E. da mistura de etanol_____ P.E. da solução aquosa de NaCl_____ A experiência mostra-nos que a temperatura a que a água entra em ebulição é de 100 oC em condições normais de pressão. Devem ser referidas as condições de pressão quando é medido o ponto de ebulição de qualquer líquido, pois, esta grandeza varia com a pressão. Por exemplo, no cimo da montanha a água ferve a uma temperatura inferior aos 100 oC porque a pressão é menor. O ponto de ebulição da solução aquosa de NaCl é ligeiramente superior ao da água, verificando que quanto mais concentrada for a solução aquosa de NaCl, maior é a sua temperatura de ebulição em relação a água. O ponto de ebulição da mistura água-etanol é inferior a 100 oC apresentando um valor intermédio do P.E. do etanol e do P.E. da água. A mesma experiência pode ser realizada com arrefecimento, verificando-se, neste caso, o ponto de solidificação. A água pura é a primeira a solidificar. A solução aquosa de sal solidifica-se a uma temperatura ligeiramente inferior que será tanto menor quanto mais concentrada, em sal por solução
Exp. 1-c: Determinação do ponto de ebulição de um líquido puro 64
Objectivo : Determinar o ponto de ebulição de um líquido puro Material
Barômetro
Bico de Bunsen
Cronômetro
Suporte Universal
Termômetro
Tubo de ensaio
Reagentes
Água destilada
Etanol
Metanol
Propanona
NOTA: Os líquidos inflamáveis requerem cuidados no aquecimento, usar de preferência, placa de aquecimento em vez de chama, aquecimento indirecto por banho-maria.
Procedimento 1. Efectuar a montagem 2. Registar a temperatura do termômetro de 2 em 2 segundos ou de 5 em 5 minutos, durante o aquecimento e organizar uma tabela para cada substancia ensaiada 3. Construir o gráfico da temperatura em função do tempo.
Densidade Massa e volume são propriedades gerais da matéria, ou seja, são propriedades que qualquer material tem em função da quantidade. A razão entre a massa e o volume de um objecto depende do material do qual é feito, ou seja, é uma propriedade específica de cada material, a qual se dá o nome de densidade. Sendo uma propriedade especifica que expressa uma relação de medidas, a densidade é considerada uma grandeza, que expressa quanto há de massa por unidade de volume de um dado material.
Descrição da experiencia 65
Exp.2: Determinação da densidade do Cobre e da Grafite Objectivo : Determinar a densidade do Cobre e da Grafite Material
Proveta graduada
Balança
Substâncias
Água
Pedaços de Cobre
Pedaços de Grafite
Procedimentos 1. Mede a massa de um dos pedaços de cobre e registe o valor (ml) 2. Coloque a água na proveta e anote o seu volume (Va) 3. Introduz o pedaço de cobre na proveta já com água e registe o novo volume(Vt) 4. Calcule o volume da amostra de cobre (V=Vt-Va) 5. Mede agora a massa conjunta das duas amostras de Cobre (m2) 6. Determine, tal como anteriormente, o volume conjunto das duas amostras de Cobre (Va). 7. Repita as operações de 1 a 6 utilizando três amostras de Cobre 8. Proceda de igual modo com 1, 2, 3 pedaços de grafite 9. Coloque os dados obtidos, preenche um quadro semelhante ao da figura. Cobre
Grafite
Massa (g)
Volume (ml)
Massa (g)
Volume (ml)
10. Com os valores registados no quadro calcule para cada par de valores (massa, volume, o quociente m/v que vira acompanhado da unidade g/ml)
Questões 1. Porque flutua o gelo na água se é também água. 66
A experiência realizada mostra que para uma dada substancia e a uma dada temperatura: -é constante a razão m/v; -esse valor constante difere de substancia para substancia A este quociente m/v chamamos densidade ou massa volumétrica e deve vir acompanhada da respectiva unidade, neste caso g/cm3 ou g/ml. A densidade de uma substancia é numericamente igual a massa contida em cada unidade de volume dessa substancia e é uma grandeza física que permite pois caracterizar cada substancia. Representa-se pela letra grega (ro).
m v
Unidade: g/cm3
Propriedades químicas São as características que se relacionam com a participação das substancias em reacções químicas com outras substancias. As propriedades químicas relacionam-se as transformações químicas que as substancias podem sofrer.
6.2. Métodos de separação de misturas 6.2.1. Cromatografia A cromatografia é uma técnica de separação utilizada na separação de substancias aromáticas e de corantes. A cromatografia aplica-se quando dadas as semelhanças das propriedades dessa substancia, é difícil separa-las de outro modo. É um método delicado e baseia-se na propriedade que algumas substancias tem de fixarem superficialmente (adsorverem) outras, de um modo diferencial (agarram mais facilmente umas substancias que as outras). Em geral, as substancias que se pretendem separar são de cores diferentes, embora a mistura não mostre tal facto. Nela existe sempre um material capaz de fixar, em uma superfície, a substancia que esta sendo separada. O trabalho ocorre em duas fases:
Fase estacionária : na qual ocorre a fixação das substancias que está sendo separada na superfície de um outro material. fase adsorvente (uma substancia que agarra) que pode ser um simples papel de filtro, um pau de giz ou uma coluna de adsorção própria. Ao fazer passar a mistura, as substancias são adsorvidas separadamente obtendo-se, no material adsorvente, regiões diferentemente coloridas, constituindo o cromatograma, que é como um registo das diversas substancias presentes na mistura. 67
Fase móvel: na qual um solvente fluido (liquido ou gás) “arrasta” o material a ser isolado. Como as substancias possuem propriedades diferentes são arrastadas com maior velocidade e outra com menor. Por causa dessa diferença de velocidade as várias substancias da mistura migram de diferentes
maneiras sobre o material (fase estacionária) ficando aderidas a ele em locais distintos. A cromatografia e uma operação que consiste na separação dos componentes de uma mistura e que se basea nas diferentes velocidades a que cada um dos solutos e arrastado por um determinado solvente num meio poroso aproppriado. Baseia-se em fenômenos de adsorção em que se pode identificar: A fase estacionaria : constituída por um sólido. A fase móvel: constituda por um fluido e desenvolvimento: o eluente. Os componentes a separar são adsorvidos à superfície da fase estacionaria, sendo o factor que condiciona a separação, a diferença de afinidade das substancias para a fase sólida e para o eluente. A localização das zonas em que se fixam as diferentes substancias depende da afinidade de cada substancia para a fase estacionaria e da solubilidade de cada substancia no eluente. Interpretação do cromatograma: Análise do grau de pureza de uma amostra; Determinação do número de componentes existentes numa mistura; Concluir sobre a identidade de uma substancia. Rf (Rate of Flow) Rf é uma grandeza que exprime a razão entre a distancia percorrida pela substancia ao longo da placa e a distancia percorrida pelo eluente. RF=
a x
a=distancia desde o ponto de aplicação ao centro da mancha x=distancia desde o ponto de aplicação até a linha da frente do solvente. Rf é um valor constante para cada substancia se forem usadas as mesmas condições operacionais. Ele é um valor indicativo, mas não conclusivo, pois, apenas pode fornecer uma indicada da possível identidade da substancia, mas não permite tirar conclusões seguras. Para se poder concluir de uma forma segura a identificação de uma dada amostra recorre-se a utilização de substancias padrão que se sujeitam a um desenvolvimento cromatográfico determinando-se os respectivos Rx (Rx nestes casos toma a designação de Rx). 68
Conclui-se da identidade de uma amostra por comparação dos Rf e Rx obtidos.
Descrição das experiências Experiência 3-a: Separação dos diferentes constituintes corados das folhas verdes por cromatografia Objectivo : Separar mistura de corantes aplicando o método da cromatrografia Material
Tesoura
Almofariz
Copo de precipitação
Pau de giz branco
Funil
Papel de filtro
Substâncias
Ervas
Folhas verdes
Areia
Metanol
Procedimentos 1. Cortam-se 2 a 4 folhas verdes que se colocam no fundo do almofariz 2. Seguidamente, dispõem-se sobre as folhas uma camada fina de areia, cobre-se de metanol e trituramse todos os ingredientes até se obter uma papa. 3. Filtra-se esta papa para um copo de precipitação onde se introduz em seguida o pau de giz. Ao fim de algum tempo, caso haja necessidade, adiciona-se mais algumas gotas de metanol. Após a experiência, o pau de giz mostra-nos o cromatograma obtido a partir da mistura verde de folhas.
Experiência 3-b: Aplicação da cromatografia em papel na separação de corantes em pastilhas de chocolate Objectivo: Separar uma mistura de corantes aplicando a cromatografia 69
Materiais
Lamparina
Proveta de 25 ml ou frasco graduado
Fundo de garafão de vdro transparente de 2 ml
Garrafa transparente de refrigerante de 2ml com gargalo, cortado
Papel de filtro
Tesoura
Régua
Lápis
Palito de dente
Pipeta de Pasteur (conta gotas)
Tubos de ensaio
Fio de lã
Vidro de relógio ou placa de petri
Substâncias
4 pastilhas coloridas de confetti (amarela, vermelha, azul, laranja)
Vinagre doméstico branco
Solução de amônia domestica incolor Papel indicador de PH
Água destilada
Solução de NaCl 5% em água destilada
Procedimentos 1. Coloque cada uma das pastilhas em um tubo de ensaio com uma quantidade de vinagre branco suficiente para cobrir as pastilhas. 2. Aqueça os tubos separadamente em banho-maria ate a camada colorida se dissolver e os doces ficarem com a cor branco. Isto acontecerá rapidamente, portanto, tenha cuidado para não dissolver nenhuma parte da camada branca abaixo da camada colorida ou do interior das pastilhas. 3. Cuidadosamente transfira as soluções com os corantes para outros tubos de ensaio limpos. Não transfira nenhum sedimento. 4. Para extrair o corante dessa solução, coloque o fio de lã e 3ml de vinagre no tubo de ensaio que contem a solução do corante. A utilização de lã na extração deve-se ao facto desta possuir propriedades polares que fazem com que os corantes, principalmente os artificiais, sejam retidos preferencialmente nesse material 70
5. Aqueça esse tubo em banho-maria por aproximadamente 5 min, mexendo ocasionalmente. Quando toda a tintura for removida, a solução terá uma cor branca e o fio de lã a cor do corante. 6. Remova o fio de lã e enxugue em água de torneira. Repita esse procedimento para outros corantes, utilizando um pedaço de fio para cada cor. 7. Para remover o corante, coloque cada fio em um tubo de ensaio e adicione cerca de 5 ml de solução de amônia doméstica. Teste a solução final para ver se esta está básica , caso ainda, adicione mais 1 ml de solução de amônia domestica e teste novamente . repita esse procedimento ate que a solução corresponda a um meio básico. 8. Aqueça em banho Maria os tubos de ensaio com a lã e solução de amônia por 5 min para evaporar suavemente o solvente e concentrar o corante. No caso de todo o solvente evaporar, interrompa o aquecimento e adicione uma ou duas gotas de água destilada e misture. 9. Corte um pedaço de papel de filtro de 10x15 cm e dobre-o de maneira sanfonada. 10. Adicione a soluça de NaCl no garrafão até uma altura aproximadamente 0,5 cm. 11. Tape a cuba com a garrafa de refrigerante de forma que tenha certeza de tocar no fundo 12. Usando um lápis (não pode ser caneta de qualquer espécie), trace uma linha acima da parte inferior do papel cromatográfico (aproximadamente 1cm). 13. Usando um palito de dente, adicione um pouco de cada corante em um ponto ao longo da linha que você traçou, no mesmo papel. Use um palito próprio para cada corante. Se adicionar o corante usando um capilar sobre a linha traçada, e este se espalhar muito, descarte o papel e comece a adição do ponto em um novo papel. 14. Coloque o papel na cuba para correr o cromatograma. 15. Remova-o quando os corantes deixarem de se mover e deixe-o em uma superfície limpa e seca, preferencialmente em um papel toalha branco. 16. Trace uma linha onde o solvente parou. 17. Deixe secar o papel.
Questões 1. Quais os resultados esperados se os 4 corantes forem misturados em um único tubo de ensaio e posteriormente analisados por cromatografia de papel? 2. O que ocorreria com a ordem de aparecimento das manchas de papel se a fase móvel fosse alterada para um solvente apolar? 3. Qual é o principio químico envolvido na extração do pigmento para a lã? 4. Quais são as principais diferenças entre corantes naturais e artificiais?
71
Nesta experiência é possível observar que cada um dos corantes apresentara uma migração sobre o papel (fase estacionaria) diferente para cada caso. No entanto em que a fase móvel se desloca de maneira ascendente sobre o papel, há processos de interação intermoleculares entre os componentes em análise, os corantes e as duas outras substancias: a fase móvel (solução de NaCl) e a fase estacionaria (celulose, rica em grupos hidroxila –OH terminais). Assim, em função das características de cada corante haverá diferenças entre as intensidades dessas interações. Caso a substancia que caracteriza um determinado corante apresenta alta polaridade, espera-se que interaja mais facilmente com o papel (fase estacionaria) do que com a solução de NaCl ( fase móvel). Desta forma a migração deste corante ocorrerá mais lentamente se comparada a de um outro que apresente uma polaridade menor . isto ocorre porque a fase estacionaria apresenta diversos grupos polares que atraem as moléculas polares, dificultando assim sua migração na dirrecção da fase móvel.
6.2.2. Extração Descrição da experiência Exp.4: Extração do Acido cítrico do limão Objectivo : Separar componentes de uma mistura através da extração Materiais
Expremedeira
Copo de backer
Papel indicador
Pano de algodão
Fonte de calor (fogão ou bico de bunsen)
Agitador magnético
Papel de filtro
Termômetro
Placa de cristalização/vidro de relógio
Substâncias
Limão
Solução de Amoníaco
Solução de CaCl2 (5,83 CaCl2 em 17,5 ml de água destilada)
Água destilada 72
Acido Sulfúrico concentrado
Procedimento 1. Com ajuda da exprimedeira, exprimir três limões num côo de backer a fim de obter o sumo de limão (80-130 ml) 2. No copo com sumo de limão introduz solução de amoníaco a 25% até atingir o meio básico, testar com papel indicador de PH, neste caso toma a cor amarelo escuro. 3. Filtra-se o sumo com pano de algodão 4. Ao filtrado adiciona-se 5 ml de CaCl2 5. Submete-se ao aquecimento ate 80 oC sob agitação (4-6 min) 6. Filtrar o precipitado formado com ajuda de papel de filtro (previamente humidecido co algumas gotas de água destilada 7. Lavar o precipitado duas vezes com água quente 8. introduz gota a gota 10 ml de Acido sulfúrico concentrado 2M (PH=2) 9. Submeter a solução ao aquecimento ate a fervura de 2 a 4 min 10. Apos o arrefecimento, filtrar com o papel de filtro; Colocar o arrefecimento numa placa de cristalização por 1 semana.
3. Fenômenos Físicos Classe: Unidade didáctica: Tipo de experiência: Exp.5. Fenômenos físicos Objectivo: Verificar a característica de um fenômeno físico Material
Tubo de ensaio
Espátula
Rolha de cortiça
Fonte de calor (fogão ou bico de bunsen)
Pinça de madeira
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Substâncias
Iodo (é nocivo e tóxico, evite a inalação de seus vapores)
Procedimentos 1. Com ajuda de uma espátula coloque um pouco de Iodo num tubo de ensaio e descreve seu aspecto físico, referindo-se a cor, ao brilho, estado físico, etc 2. Tape o tubo de ensaio com a rolha 3. Acende o bico de Bunsen e aquece o fundo do tubo de ensaio por algum tempo. 4. Apague o Bico de Bunsen e deixe arrefecer o tubo de ensaio. 5. Anote as transformações ocorridas no iodo. O Iodo sólido que é cinzento-escuro, pelo aquecimento transforma-se em vapor de Iodo, de cor violeta, que por arrefecimento, retoma ao estado sólido voltando ao aspecto inicial.
6.4. Reações Químicas 6.4.1. Esterificação Os ésteres são compostos que resultam da reacção entre um ácido e um álcool, são derivados dos ácidos carboxílicos , em que o hidrogênio da carboxila (COOH) foi substituído por um grupo alquila (COOR). Assim, a fórmula geral dos ésteres é RCOOR’. Os ésteres podem ser obtidos por meio de reacções de ácidos carboxílicos com álcoois em meio acido, esterificação. O Ácido acético e o Álcool etílico reagem entre si produzindo acetato de etilo de cheiro agradável e água.
CH3COOH+C2H5OH
H
C2H5COOCH3+H2O
Esta reacção processa-se lentamente. O Ácido sulfúrico funciona como catalisador da reacção , acelerando-a.
Os ésteres de baixa massa molecular são líquidos, voláteis e apresentam cheiro agradável. A medida que a massa molecular aumenta os ésteres vão se tornando viscosos, como os ácidos graxos, até chegarem a gorduras e ceras. Nesse caso passam a ser chamados de lípidos. Encontram-se, por exemplo, na flor da larangeira, bananeira e ananás. Muitos sabores e odores de alimentos se devem a mistura complexa de substancias organicas, nas quais predominam os ésteres. As substancias que conferem tanto o sabor como o odor de um alimento ou bebida são chamados agentes 74
flavorizantes. Desse modo a indústria alimentícia vem isolando e sintetizando diversos ésteres para serem usados como flavorizantes. Além de estar presentes os triglicérideos, visto que estes são formados por uma molécula de glicerol com três ácidos graxos os ésteres estão presentes nos poliésteres, e um deles constitui o componente ativo da aspirina: o Ácido acetil salicílico.
Descrição da experiência Exp.6: Esterificação: obtenção de éster Classe: Unidade didáctica: Tipo de experiência: Objectivo : Produzir éster a partir de um ácido e um álcool. Materiais
Copo de 250 ml
Tubo de ensaio
Fonte de calor (fogão/bico de bunsen)
Reagentes
Álcool Etílico
Acido Acético
Acido Sulfúrico concentrado
Procedimentos 1. Deite cerca de 125 ml de água no copo e aqueça ate a ebulicao 2. Introduza num tubo de ensaio 2ml de álcool etílico e 3ml de Acido acético 3. Junte com precaução, 1ml de acido sulfúrico concentrado a mistura do tubo de ensaio. 4. Agite ligeiramente 5. Mergulhe o tubo de ensaio contendo a mistura no copo com água quente, durante alguns minutos 6. verte o conteúdo do tubo de ensaio num copo com água salgada (solução saturada) 7. observe que o éster fica a sobrenadar 8. Mergulhe uma pequena tira de papel no sobrenadantee note o agradável cheiro a fruta. 75
6.3.1. Saponifição Os sabões são constituidos por sais que se obtem fervendo gorduras de origem animal e vegetal, juntamente com Hidróxido de Sódio ou Hidróxido de Potássio. Os ésteres podem sofrer hidrólise. Se a hidrólise alcalina (NaOH, H2O) for efectuada com um éster de Ácido graxo obtem-se um sal de acido graxo que recebe genericamente o nome de sabão . Os sabões são sais derivados de ácidos carboxílicos de cadeia carbônica que contem 9 a 17 átomos de carbono, ligados a –COOH. O átomo de Hidrogênio do acido (H+) é substituído por iões de sódio (Na+) e potássio (K+) ou aniões (NH4+) RCOOH
RCOONa
Acido
Sabão
RCOR1 + NaOH OH RCOONa + R1OH
As Gorduras são ésteres de um álcool triatómico (Glicerina) e de ácidos carboxílicos. Formam-se a partir de vários ácidos. São ésteres de ácidos carboxilicos superiores saturados e insaturados: Ácido palmítico:C15H31COOH Acido esteárico: C17H35COOH Acido oléico: C17H33COOH Acido Linoléico: C17H31COOH Acido butirico: C3H7COOH Acido capróico: C5H11COH Com a hidrólise das gorduras obtem-se a Glicerina, ácidos carboxílicos e sabões. A glicerina e os ácidos carboxílicos obtem-se durante a hidrólise das gorduras em meio aquoso, acido ou neutro, por aquecimento. Para obtenção do sabão, os ácidos aquecem-se com uma solução de NaOH e NaCl, o que provoca a aglutinação dos sais (o sabão) a superfície sob forma de uma película densa. A massa branca que se obtém é o sabão. O sabão é insolúvel em NaCl, por isso, se juntou NaCl para se obter sabão separado da água. emos como reagente fundamental a gordura animal ou vegetal. A reacção pode considerar-se realizada em duas etapas: 1a etapa: as gorduras em presença de água e por aquecimento desdobram-se em glicerol e ácidos gordos componentes dessas gorduras, como o acido oléico, acido palmítico, acido esteárico. 2a etapa: ao adicionar-se a mistura a solução aquosa de NaOH ou KOH, esta vai reagir com os ácidos presentes formando o sal gordo respectivo, sabão. 76
Globalmente a saponificação pode representar-se pelo seguinte esquema global: Gordura + Base
Sabão + Global
Apos a saponificação completa adiciona-se a mistura uma solução concentrada de NaCl que permite separar o sabão dos restantes constituintes . um sabão pode ser de Sódio ou de potássio, consoante a base com o qual foi fabricado, quer ums quer outros tem as mesmas propriedades apenas diferindo na dureza: os de sódio são duros enquanto que os de potássio são moles.
Como actuam os sabões Nos líquidos, existem forças de interação entre as espécies que os constituem, chamadas forças de coesão que se distribuem em todas as dirrecções. No entanto, na superfície do líquido, as moléculas interagem apenas com as moléculas ao seu lado e abaixo. Como resultado dessas forças que estão dirigidas para baixo e para os lados as moléculas das superfície ficam mais coesas do que as moléculas do interior do líquido, cujas forças de coesão estão distribuídas em todas as dirrecções. Isto é o que se chama de tensão superficial. As substancias que diminuem a tensão superficial da água chamam-se agentes tensoativos ou surfactantes. Diminuir a tensão superficial facilita a limpeza, pois a água passa a penetrar nos locais sujos com mais facilidade. Os agentes surfactantes são formados por moléculas que possuem uma longa cadeia carbônica apolar e um grupo funcional polar em sua extremidade. Essas substancias estão presentes nos sabões e detergentes e se misturam com óleo e gorduras, removendo-as. A extremidade iônica é denominada hidrofílica, em virtude de formar ligações intermoleculares com água. A outra extremidade, hidrofóbica, forma ligações intermoleculares com as gorduras. Além de aumentar o poder de penetração da água, os agentes surfactantes dissolvem as moléculas de substancias gordurosas, o que não acontece com a água.
Descrição da experiência Exp.7: Saponificação: obtenção de sabão Classe: Unidade didáctica: Tipo de experiência: Objectivo : Produzir sabão Material
Béquer de 100 ou 250 ml (ou lata vazia de leite em pó, que não seja de zinco ou de alumínio)
Balança (pode ser de uso doméstico)
Pipeta graduada (ou copos medidores) 77
Bico de Bunsen ou lamparina
Uma colher de madeira ou palito grosso de madeira
Uma forma pequena de metal ou de plástico (pode ser uma embalagem vazia de margarina)
Mascara de dentista
Reagentes
50 g de gordura animal (sebo)
2,5 g de soda caustica (NaOH)
30 ml de água morna
50 ml de álcool
Procedimentos 1. Aqueça 50 g de gordura animal no Becker aquecendo-o cm bico de Bunsen. Em seguida reserve-o para esfriar. 2. Usando uma mascara de dentista, o professor pode dissolver com cuidado os 2,5 gramas de NaOH em um pouco de água morna. Tanto o sólido quanto a solução são corrosivos e seus vapores são irritantes se respiramos. 3. Adicione a gordura derretida, com agitação lenta e constante, o álcool e a solução de NaOH. 4. Passa a mistura a forma e em seguida deixe em repouso para esfriar.
6.5. Cinética Química Cinética Química é a parte da Química–fisica que estuda os mecanismos e as velocidades das reações químicas. Velocidade de reacção é a quantidade de reagentes consumidos em determinado intervalo de tempo. 6.5.1. Factores que influenciam a velocidade das reacções A concentração dos reagentes Para que ocorra uma reacção química os reagentes devem estar em contacto. A nível molecular o contacto implica choques entre as partículas dos reagentes. Em casos de choques pouco frequentes a velocidade da reacção será pequena. Se o número de choques para em intervalo de tempo for aumentando, a velocidade da reacção também aumentará. Uma forma de aumentar a frequência dos choques é aumentar a concentração dos reagentes, isto é aumentar o número de partículas por unidade de volume. 78
Lei de Guldberg e Waage : a velocidade de uma reacção química é proporcional a massa activa da substancia reagente (massa=concentração molar). A velocidade de uma reacção química é proporcional ao produto das concentrações dos reagentes, elevados a uma potência igual ao coeficiente com que cada substancia entra na equação balanceada da reacção.
Teoria das colisões : A velocidade de uma reacção química é proporcional ao número de colisões por segundo entre as moléculas dos reagentes. Aumentando a concentração dos reagentes, aumenta o número de colisões por segundo e portanto aumenta a velocidade da reacção. Descrição das experiências Experiência 8-a: Influencia do estado de divisão dos reagentes sólidos na velocidade de um sistema reacional . Objectivo: Verificar a influência do estado de divisão dos reagentes na velocidade de uma reacção Material
3 Tubos de ensaio e suporte respectivo
3 Balões pequenos de boa elasticidade e de cores diferentes, se possível
Vareta
Pipeta graduada e pompete
Almofariz e mão respectiva
Fio para prender os balões
Acido clorídrico (cuidado: corrosivo)
Calcário
Reagentes
Procedimentos 1. Nos três tubos de ensaio coloque três pedaços de calcário de igual massa, mas tratados de maneiras diferentes : um inteiro (A), outro dividido em três ou quatro pedaços (B), e o outro triturado no almofariz (C). 2. Nota; o triturado é o de maior estado de divisão (tubo C) 3. Utilizando a pipeta e a pompete, deite 5ml de HCl num dos balões 79
4. Ajuste a boca do balão a do tubo de ensaio com cuidado, de modo a que não verta nenhum acido no calcário que já se encontra no tubo. 5. Ata bem a boca do balão a do tubo de ensaio e coloca o conjunto no suporte. 6. Proceda de modo idêntico com os outros 2 balões e os tubo Calcário 7.Anota o que se observa dentro dos tubos de ensaio e regista o tempo que demora cada balão a subir. Em qualquer dos tubos se liberta um gás que vai dilatar os balões: o Dióxido de Carbono. O balão que dilata mais depressa é o que corresponde ao tubo C que contém o calcário triturado. Em qualquer dos tubos de ensaio se processa a reacção entre Calcário e o Acido Cloridrico com produção de um gás, o CO2 e formação de outra substancia, Cloreto de Cálcio que fica na solução aquosa. O Dióxido de Carbono ocupa o espaço disponível no tubo e no balão. Quanto maior for a massa do gás libertado maior é o volume que ele ocupa. Se os balões tiverem elasticidade suficiente dilatar-se-ão a medida que o gás se vai formando. Dos três balões o que se dilata mais é o que corresponde ao calcário triturado. A velocidade da reacção é maior, sendo o estado de divisão do calcário o único factor diferente entre os três sistemas reacionais. Quanto maior for o estado de divisão de um reagente sólido, maior é a velocidade da reacção em que ele participa.
Experiência 8-b: Influência do estado de divisão e da quantidade dos reagentes na velocidade da reacção Objectivo: Verificar a influencia do reacção
estado de divisão e
da quantidade dos reagentes na velocidade da
Materiais
Tubos de ensaio
Substancias
Casca de ovo
Vinagre
Procedimentos 1. Partir em pequenos pedaços a casca de ovo seca 2. Num almofariz triture uma parte da casca de ovo seca até ficar em pó 80
3. Em dos tubos de ensaio introduza respectivamente 1 g de casca de ovo em pó e 1 g de casca de ovo empedaçada. 4. Em tubos de ensaio acrescente respectivamente 5 ml de vinagra e controle o tempo de reacção nos dois tubos. 5. Repita a mesma experiência apenas com casca de ovo triturada usando as seguintes quantidades 0,5 g; 1g; 1,5 g e 2 g e controle o tempo em cada caso.
Questões 1. Represente a equação da reacção em forma iônica. 2. Em qual dos tubos de ensaio a reacção ocorre com maior velocidade. Porque? 3. Esboce o diagrama da velocidade em função da temperatura para cada experiência.
6.6. Indicadores Indicadores de PH são substancias, ácidos ou bases muito fracos, ou ainda substancias anfóteras, cuja cor muda com a variação de PH. A mudança de cor de um indicador chama-se viragem . Ela não é brusca, nas sim gradativa e podem ser observadas varias matrizes da mesma cor. Cada matriz corresponde a um valor determinado de PH. O intervalo de viragem, isto é, o conjunto de matrizes entre a cor inicial e a cor final do indicador compreende, muitas vezes, varias unidades de PH. Este intervalo de PH é a zona de viragem do indicador. Os indicadores apresentam-se sob forma de soluções que podem ser aquosas ou não aquosas (a fenolftaleina por exemplo apresenta-se sob forma de solução alcoólica). Existem ainda tiras de papel que estão impregnadas de indicadores o caso do papel indicador de tornessol e do papel indicador universal. Todos os indicadores apresentam uma cor ácida diferente da cor básica o que permite distinguir as soluções de carácter acido das soluções de carácter alcalino ou básico. Podem ainda apresentar uma cor diferente das anteriores em soluções neutras.
VII. Indicadores Naturais Classe: Unidade didáctica: Tipo de experiência: Descrição da experiência
81
Experiência 9: Indicadores caseiros Objectivos: Produzir indicadores a partir de plantas; Determinar as cores dos indicadores preparados em soluções de
diferentes
PH.
Material
Almofariz e respectiva mão
Condensador de refluxo vertical
Balão de vidro
Pedaços de pedra pomes
Tina de vidro para banho Maria
Suporte, tripé, bico de bunsen
Funil de filtração
Copo de precipitação
Suporte de funil
Papel de filtro
Frasco molhado
Reagentes
Etanol
Materiais vegetais fortemente corados
Nota: sugere-se a couve-roxa, pétalas de rosas vermelhas folhas verdes. No entanto, experimenta-se outras.
Experiência A 1. Corte em pequenos pedaços uma folha verde para o almofariz e triture bem. 2. Adicione 10 ml de etanol e 10 ml de água, continuando a triturar. 3. Transfere a mistura para o balão de vidro e junta-lhe alguns pedaços de pedra pomes. 4. Adapta-se o condensador de refluxo vertical a boca do balão de vidro, efectuando a montagem da figura. 5. Deixe a mistura em ebulição suave, durante cerca de 15 a 20 minutos, tempo em que devera ser suficiente para os pedaços de matéria vegetal se apresente descorados. 6. Deixe arrefecer o balão e, em seguida filtra-se a mistura para o copo de precipitação. 7. Guarde o extracto corado obtido num frasco conta-gtas devidamente rotulado. 8. Proceda de modo idêntico com os outros materiais vegetais. 82
Experiência B Determinação de cores dos indicadores preparados em soluções de diferentes PH. Material
Tubos de ensaio
Suporte respectivo
Vareta e pipeta
Substancias Os indicadores naturais preparados Soluções de PH conhecido Nota: s soluções serão fornecidas pelo professor. Sugerem-se as seguintes soluções _Solução de HCl - Solução DE HCl -Solucao de NH4Cl
0,1M
PH=1
0,001M 0,5 M
PH=3 PH=5
-Agua
Exp.10: Preparação de soluções Objectivo: Determinar da massa necessária para a preparação da solução de 0,1 M de Cloreto de Sódio. Material
1 Balão volumétrico de 500 ml
Balança analítica
Proveta graduada de 50-100 ml
Substancias
50 g de Cloreto de Sódio (sal de cozinha)
Água destilada
83
Procedimentos Pese a massa necessária (segundo os seus cálculos) de NaCl para a preparação da solução de 0,1 M de Cloreto de Sódio e introduz essa massa num balão volumétrico de 500 ml. Acrescente no balão volumétrico de 500 ml, água destilada sob agitação até a marca.
Tarefas 1. Efectue os cálculos para a determinação da massa de cloreto de sódio necesaria para preparar: a) 2M de solução de Cloreto de Sódio; b) 0,5M de Solução de Cloreto de Sódio 2. Determine o volume de água necessária para deluir a solução de 3M de NaOH e formar uma solução de 0,8M da mesma substancia.
7. Plano temático N do Temas Horas por tema (inclui os temas teóricos de reflexão e debate e a tema 84
realização de experiências no laboratório)
1
A actividade experimental no contexto do ensino de Química
2
A função das experiências na formação e educação
3
As experiências dos alunos no laboratório
4
Estratégias
didácticas
para
a
realização
de
experiências
5
Experiências recomendadas nos programas de ensino de Química da 8,9 e 10 classes: actividade experimental no laboratório
6
Projectos com propostas de experiências com recurso a materiais locais e de baixo custo: apresentação e ensaio das experiências na FCNM e nas escolas
7
Preparação do relatório (portfólioos) final da disciplina
8
Avaliação
8. Programação para o segundo semestre Semana
Aula Conteúdo
Agosto
1
disciplina (métodos de trabalho e avaliação)
1a (31-04/08) 2a (07-11/08)
Apresentação das professoras, considerações gerais sobre a
2
1. A actividade experimental no contexto do ensino de Química -A aquisição de conhecimentos pela actividade experimental -Características da actividade experimental
2. A função das experiências na formação e educação Experiências de demonstração -Exigências para a realização das experiências de demonstração 85
-Vantagens das experiências de demonstração
3. As experiências dos alunos no laboratório -Algumas exigências gerais para a realização das experiências dos alunos -A organização do trabalho dos alunos no laboratório
3a
3
(14-18/08)
Propriedades das Substâncias Exp 1-a:Determinação do ponto de ebulição da água Exp. 1-b: Determinação do ponto de ebulição Exp. 1-c: Determinação do ponto de ebulição de um líquido puro Exp.2: Determinação da Densidade do Cobre e da Grafite
4a (21-25/08)
4
Exp. 3-a: Separação dos diferentes constituintes corados das folhas verdes por cromatografia Exp. 3-b: Aplicação da cromatografia em papel na separação de corantes em pastilhas de chocolate
5a (28-01/09)
5
Exp.4: Extração do Acido cítrico do limão
Setembro
6
Exp.5. Fenômenos físicos
6a (4-08/09)1
Exp.6: Esterificação: obtenção de éster
7a (11-15/09)
7
Exp.7: Saponificação: obtenção de sabão
8a (18-22/09)
8
Exp. 8-a: Influencia do estado de divisão dos reagentes sólidos na velocidade de um sistema reacional. Exp. 8-b: Influencia do estado de divisão e da quantidade dos reagentes na velocidade da reacção
9a (25-29/9)2
9
Experiência 9: Indicadores caseiros
1 Semana
com Feriado Nacional em 07/09, 5 a feira 2 Semana com Feriado Nacional em 25/09, 2 a feira
86
Outubro
10
10a (2-6/10)3 11a (09-13/10)
11
12a(16-20/10)
12
Apresentação de trabalhos (Grupos 1, 2, 3)
13a(23-27/10)
13
Apresentação de trabalhos (Grupos 4, 5, 6)
Novembro
14
Apresentação de trabalhos (Grupos 7, 8, 9)
15a (06-10/11)
15
Apresentação de trabalhos (Grupos 10, 11, 12)
16a (13-17/11)
16
Apresentação de trabalhos (Grupos 13, 14, 15)
14a(30-03/11)
9.
Avaliação
A avaliação será contínua e sistemática. Os instrumentos de avaliação serão:
Relatórios das experiências indicadas nas aulas , a preparar ao longo das aulas práticas e apresentados nas aulas; o relatório deverá seguir o modelo de elaboração e apresentação de trabalhos científicos em vigor na UP. A parte correspondente à realização prática das experiências deve conter os seguintes elementos:
Objectivo(s) da experiência;
Materiais, Reagentes e Procedimentos;
Observações;
Discussão/interpretação dos resultados da experiência;
Conclusões;
Unidade em que o conteúdo é lecionado no ESG
Projectos de experiências dos estudantes evidenciando propostas de utilização de materiais alternativos e/ou inovações quanto a abordagem da realização de experiências nas escolas. Os guias deverão ser entregues as docentes da cadeira no fim da 6a semana para apreciação podendo este deixar algumas recomendações para o seu melhoramento e a sua execução, ou não, no laboratório; antes da apresentação à turma.
3 Semana
com Feriado Nacional em 04/10, 4 a feira
87
A média do estudante na cadeira será calculada da seguinte maneira: 25% da média dos relatórios de Experiências + 75% da média dos trabalhos de elaboração de guiões de experiência e sua execução.
88
