STEM na aprendizagem da tabela periódica Um trabalho com...

Universidade de Lisboa

STEM na aprendizagem da tabela periódica

Um trabalho com alunos do 9.º ano

Manuel Pedro Pezerat Correia Azancot de Menezes

Mestrado em Ensino da Física e da Química no 3.º ciclo do Ensino Básico

e no Ensino Secundário

Relatório da Prática de Ensino Supervisionada orientado pela Professora

Doutora Mónica Baptista

2018

i

Agradecimentos

Quero prestar os meus agradecimentos à professora Mónica Baptista, minha orientadora,

pela imensa motivação que me deu, com segurança e sabedoria, durante este período,

principalmente nos momentos mais instáveis. As suas palavras e o seu sorriso, de facto,

revigoraram o meu estado várias vezes. Muito obrigado pelos ensinamentos, pela

orientação e pela simpatia.

Também quero agradecer à professora Liliana Jesuíno, professora cooperante muito ativa,

trabalhadora e divertida, que me aconselhou e orientou ao longo destes dois últimos

semestres. O seu apoio foi crucial, as dicas foram muito bem recebidas e aguardo o

“Manual para totós”, um gesto que eu aprecio muito.

Quero também agradecer à professora Teresa Conceição, pela sua extrema simpatia e

demonstração de interesse em ouvir-me atentamente e discutir comigo e com a turma as

dificuldades e dúvidas que fui tendo. Agradeço também à professora Manuela Rocha,

pelas suas iniciativas em me ajudar, quer na compreensão superior de alguns conteúdos

de Química, quer no apoio conferido às minhas intervenções (obrigado pela rapidez na

obtenção daquelas substâncias essenciais para aquela experiência).

Não posso deixar de agradecer à professora Sofia Freire que, mesmo não estando

envolvida no corpo docente destinado às aulas de IPP, me ajudou imenso na elaboração

de tudo o que se relacionou com os questionários e com o trabalho estatístico. A sua ajuda

foi preciosa e todo o tempo que esteve comigo a apoiar-me, sempre com genuína simpatia,

é extremamente reconhecido.

Quero agradecer também à minha querida mãe, Anabela Correia, pela pessoa que ela é:

sensível, sempre disposta a ajudar os outros e que contribuiu muito para a pessoa que sou

hoje. Quero agradecer, também, ao meu pai, Manuel Menezes, pelo seu apoio e pelo seu

contributo, que me ajudou a estar onde estou hoje. Sem vocês não seria possível –

literalmente.

Patrícia Trindade, ajudaste-me tanto ao longo deste trabalho. Para além disso, foi com a

tua companhia que passei a maior parte do tempo e ter-te por perto ajudou-me

determinadamente a completar esta fase da vida. Obrigado por tudo!

Colegas André Silva e Luís Varela, foi um prazer trabalhar ao vosso lado, com trocas de

ideias bem proveitosas e com momentos bem passados. Desejo-vos um ótimo futuro.

Agradeço, ainda, os alunos com os quais percorri esta experiência. Fazem uma ótima

turma e agradeço muito a vossa empatia, ajuda e empenho durante as aulas.

iii

Resumo

A sociedade em que vivemos é complexa e muito desenvolvida científica e

tecnologicamente. Para além disso, defrontamo-nos, diariamente, com problemas

igualmente complexos. Neste sentido, torna-se indispensável que os alunos desenvolvam

as suas capacidades para que consigam tomar decisões sobre o mundo que os rodeia.

Ademais, a escola pode dar um forte contributo para o desenvolvimento do seu papel na

sociedade. É fortemente defendido que a articulação entre vários domínios do saber apela,

naturalmente, a contextos mais aproximados à realidade dos alunos e lhes permite

resolver problemas com que se deparam. Uma das possíveis articulações envolve a

abordagem STEM, que diz respeito aos quatro domínios – ciência (science), tecnologia

(technology), engenharia (engineering) e matemática (mathematics). Visto que estes

domínios não aparecem separadamente no mundo real, a sua articulação na sala de aula

pode tornar as aulas de química, e de ciência em geral, mais relevantes aos olhos dos

alunos, potenciando a sua aprendizagem.

Este trabalho tem como objetivo conhecer como uma abordagem STEM influencia a

aprendizagem dos alunos sobre o tema “tabela periódica”, um tópico da disciplina de

química. Mais concretamente, pretende-se dar resposta a três questões de investigação

que dizem respeito às aprendizagens e dificuldades dos alunos, bem como a relevância

que os alunos dão às aulas de química, durante a aprendizagem da tabela periódica,

quando envolvidos numa abordagem STEM.

Para dar resposta às questões que norteiam este trabalho, desenvolveu-se um conjunto de

tarefas, sobre a tabela periódica, que iniciam com um contexto introdutório de engenharia

ou tecnologia e que se desenrolam apelando a conceitos científicos relativos à química.

Teve-se a preocupação de centrar os contextos no quotidiano dos alunos e levá-los a dar

resposta a problemas, mobilizando conhecimento científico.

Este trabalho de cariz investigativo decorreu com uma turma do 9.º ano de 16 alunos, dos

quais sete são raparigas e nove são rapazes, com uma idade média entre os 14 e os 15

anos. A recolha de dados foi feita a partir de questionários, de documentos escritos dos

alunos, de entrevistas e de notas de campo.

Os resultados demonstraram que os alunos, quando envolvidos numa abordagem STEM,

através de tarefas de inquiry ou role-play, partindo de contextos do mundo real, atribuem

uma maior relevância às aulas de química. De acordo com os dados recolhidos, os alunos

apresentaram algumas das dificuldades mais comuns apontadas pela literatura, em relação

a conceitos científicos relacionados com o tópico da tabela periódica. Foi observado,

ainda, que a articulação STEM permitiu aos alunos realizarem aprendizagens.

Palavras-chave: STEM, relevância das aulas de química, “tabela periódica”, literacia

científica.

v

Abstract

We live in a complex and extremely scientifically and technologically developed society.

Also, we face equally complex problems daily. This way, it’s crucial that students develop

their skills, so they can make decisions about the world around us. Furthermore, school

can give a strong contribution to their role in society. It’s strongly argued that an

articulation between many knowledge fields calls, naturally, to contexts more familiar to

student’s reality and allows them to solve the problems that arise. One of the possible

articulations is the STEM approach, which refers to four fields – science, technology,

engineering and mathematics. As these fields don’t appear isolated in the real world, their

articulation in the classroom can lead to more relevance given by students to chemistry,

and science in general, classes, increasing the learning potential.

This work has the aim of knowing how a STEM approach influences student’s learning

about the theme “Periodic Table”, a topic of chemistry subject. More specifically, this

work intends to give answer to three investigation questions, referring to the students’

learning developed, difficulties felt, and relevance given to chemistry classes, while

learning the Periodic Table, when involved in a STEM approach.

To give answer to these questions, it has been developed a set of tasks, about the Periodic

Table, that begin with an introductory context about engineering or technology, which

unwind while appealing to the chemistry related scientific concepts. There has been

concern in centering the contexts in the students’ daily life and in leading them to solve

problems, using their scientific knowledge.

This work took place with a 9th grade class of 16 students, including seven girls and nine

boys, with an average age between 14 and 15 years. The data collection was made from

questionnaires, students’ written documents, interviews and field notes.

The results have shown that students, when involved in STEM approach, through inquiry

or role-play, with real world contexts, attribute more relevance to chemistry classes. From

data collected, students exhibited some of the most common difficulties, related to topics

about Periodic Table, pointed in literature. It was also observed that the STEM

articulation allowed students to develop learning.

Keywords: STEM, chemistry classes relevance, “Periodic Table”, scientific literacy.

vii

Índice geral

Índice de quadros ........................................................................................................ ix

Índice de figuras .......................................................................................................... xi

Capítulo 1

Introdução .................................................................................................................... 1

Organização do trabalho .............................................................................................. 3

Capítulo 2

Enquadramento teórico ................................................................................................ 5

Capítulo 3

Unidade de ensino ...................................................................................................... 17

Capítulo 4

Métodos e procedimentos .......................................................................................... 37

Capítulo 5

Resultados .................................................................................................................. 57

Capítulo 6

Discussão, conclusão e reflexão final ...................................................................... 111

Referências bibliográficas ........................................................................................ 119

Apêndices ................................................................................................................... 127

Apêndice A – Planos de aula ................................................................................... 128

Apêndice B – Tarefas .............................................................................................. 205

Apêndice C – Guião das entrevistas ........................................................................ 233

Apêndice D – Questionário ...................................................................................... 235

ix

Índice de quadros

Quadro 3.1 – Principais diferenças entre o ensino tradicional e o ensino por inquiry.

Adaptado e traduzido de: (Kirubaraj & Santha, 2018). .................................................. 23

Quadro 3.2 – Tópicos abordados e objetivos de aprendizagem da tarefa 1. Os objetivos

de aprendizagem encontram-se repartidos na componente da química e na componente

dos domínios STEM. ...................................................................................................... 26













Quadro 4.1 – Dimensões criadas, relacionadas com as ciências física e química, itens que

as compõem e a respetiva consistência interna, antes e depois da intervenção. ............. 52

Quadro 4.2 – Dimensões criadas, relacionadas com as ciências em geral, itens que as

compõem e a respetiva consistência interna, antes e depois da intervenção. ................. 53

Quadro 4.3 - Dimensões e subdimensões criadas no âmbito da questão investigadora:

“Que dificuldades na aprendizagem da tabela periódica sentem os alunos quando

envolvidos numa abordagem STEM?”. .......................................................................... 55

Quadro 4.4 - Dimensões e subdimensões criadas no âmbito da questão investigadora:

“Que aprendizagens sobre a tabela periódica desenvolvem os alunos quando envolvidos

numa abordagem STEM?”. ............................................................................................ 56

Quadro 5.1 – Valores das médias de cada dimensão antes e depois da intervenção, com o

respetivo desvio padrão. ................................................................................................. 62

Quadro 5.2 – Resultados do teste não paramétrico de Wilcoxon. Valor considerado para

probabilidade de significância α = 0,05. ......................................................................... 63

xi

Índice de figuras

Figura 2.1 – Modelo das três dimensões da relevância. Cruza exemplos de aspetos no

presente-futuro e quanto ao intrínseco-extrínseco. Adaptado e traduzido de: (Stuckey,

Hofstein, Mamlok-Naaman, & Eilks, 2013)................................................................... 12

Figura 3.1 – Esquema organizador dos tópicos principais, da unidade didática, abordados

nas aulas. ......................................................................................................................... 19

Figura 5.1 – Média das respostas dos alunos para cada item, antes da intervenção. A linha

corresponde à média teórica da escala. ........................................................................... 58

Figura 5.2 – Média das respostas dos alunos para cada item, depois da intervenção. A

linha corresponde à média teórica da escala. .................................................................. 60

1

1 Capítulo 1

Introdução

A existência de problemas ao nível global e a complexidade do mundo em que vivemos,

exige aos cidadãos o desenvolvimento de determinadas competências e aptidões.

Resultados internacionais, como em OECD (2018), dão a conhecer que o

desenvolvimento da literacia científica dos cidadãos e, em particular, de competências

globais (Mansilla & Anthony, 2011) é crucial. Por um lado, para o desenvolvimento

social, económico e cultural de uma sociedade, por outro, para a independência e sentido

crítico de cada um, permitindo participar nas tomadas de decisão que afetam a sua vida

diretamente e que, por conseguinte, melhoram a sua qualidade de vida (Hodson, 2011).

A literacia científica, tendo grande impacte na vida do cidadão e no desenvolvimento e

robustez da própria sociedade pode ser promovida pela escola. De acordo com Reiss

(2015), a vantagem das escolas é que podem envolver todos os elementos da sociedade,

independentemente do seu capital científico e tecnológico, bem como o social e

económico. É de considerar, então, que a grande missão da escola deve ser a de envolver

todos os alunos, equipando-os com as ferramentas necessárias para serem cidadãos ativos,

participativos e com sentido crítico, detentores de conhecimentos científicos e

tecnológicos úteis para a sua vida individual e contribuindo para o desenvolvimento

sustentável da sociedade.

Deste modo, é crucial que a abordagem à educação em ciências seja estratégica e

refletidamente formulada. Os alunos têm de ver as aulas de ciências como relevantes, para

se envolverem realmente nas aulas de ciências e, desse modo, apreenderem (e quererem

apreender) o que é desejável. A relevância dada às aulas permite que os alunos deem um

sentido ao que aprendem, vendo a utilidade, a significância e a importância dos conteúdos

abordados (Holbrook, 2008).

Kotkas, Holbrook e Rannikmäe (2016) referem como uma aprendizagem por

investigação (inquiry), em que os alunos se envolvem ativamente nas aulas, construindo

as suas próprias ideias, promove uma aprendizagem significativa. Os autores indicam que

embora, deste modo, a abordagem aos conteúdos científicos seja mais exigente, favorece

2

uma abordagem baseada em contextos familiares e significativos. Assim sendo, um foco

em capacidades de resolução de problemas e de tomada de decisões sobre situações

científicas num contexto social pode permitir que os alunos façam a ligação das suas

aprendizagens em ciência com o seu dia a dia, atribuindo uma maior relevância às aulas

de ciências (Kotkas, Holbrook, & Rannikmäe, 2016).

Gago (2004) apela, por exemplo, à articulação das ciências, da tecnologia, da engenharia

e da matemática nas aulas, para assegurar uma boa base de literacia científica para os

alunos. A articulação dos domínios das ciências, da engenharia, da tecnologia e da

matemática (STEM) é defendida por providenciar uma mistura de conhecimento

disciplinar e integrado que podem ser aplicados em problemas globais (Rennie et al.,

2012). Para além disso, uma abordagem STEM tem a potencialidade de aludir à

curiosidade natural do aluno, de como as coisas funcionam e a raciocínios que se

direcionam para a resolução de problemas próximos de contextos do mundo real (Moore,

Tank, Glancy & Kersten, 2015). Apesar destas potencialidades, os estudos também

revelam resultados ambíguos no que se refere à aprendizagem dos conceitos científicos

(Means, Wang, Young, Peters, & Lynch, 2016). Além disso, são escassos os estudos que

se centram na sala de aula (ensino formal) com sequências didáticas. Atendendo ao

exposto, este trabalho pretende conhecer a influencia de uma abordagem STEM na

aprendizagem da tabela periódica, subdomínio da componente da química do 9.º ano,

procurando-se responder às seguintes questões orientadoras:

• Que relevância atribuem os alunos às aulas de química, durante a aprendizagem da

tabela periódica, quando envolvidos numa abordagem STEM?

• Que aprendizagens sobre a tabela periódica desenvolvem os alunos quando

envolvidos numa abordagem STEM?

• Que dificuldades na aprendizagem da tabela periódica sentem os alunos quando

envolvidos numa abordagem STEM?

Para dar resposta a estas questões, recorre-se a uma metodologia de investigação mista e

a vários instrumentos de recolha de dados, nomeadamente o questionário, os registos

escritos dos alunos, a entrevista em grupo focado e as notas de campo.

3

Organização do trabalho

O presente trabalho está organizado em seis capítulos. No primeiro capítulo, introduz-se

o trabalho, levantando-se o problema e apresentando-se as questões orientadoras que

visam dar-lhe resposta. No segundo capítulo apresenta-se o enquadramento teórico, no

qual se expõem os fundamentos teóricos, com base na literatura, acerca de tópicos deste

trabalho, nomeadamente, a literacia científica, as finalidades da escola e a abordagem

STEM. O terceiro capítulo é destinado à unidade de ensino, composto por três secções.

Começa-se por fazer, na primeira secção, o enquadramento curricular, expondo as metas

curriculares abordadas nesta intervenção, bem como os conhecimentos prévios esperados

dos alunos que se relacionam com os conteúdos envolvidos. Na segunda secção

apresentam-se as dificuldades que outros estudos mostram na aprendizagem da temática

da tabela periódica, temática abordada neste trabalho. Na última secção deste capítulo

descrevem-se as tarefas, indicando o tipo de abordagem feita em cada uma, uma breve

descrição da sua aplicação em sala de aula, bem como os conteúdos abordados nas

mesmas e o número de aulas requerido para as tarefas. Segue-se o capítulo quatro, dos

métodos e procedimentos. Neste descreve-se o método de investigação, procede-se à

contextualização dos participantes envolvidos no estudo, é elaborada a fundamentação

teórica relativa aos instrumentos de recolha de dados com base na literatura e é exposto o

modo como estes são utilizados ao longo deste trabalho. No final deste capítulo apresenta-

se a análise de dados, que expressa o modo como os dados são analisados e apresenta as

categorias e subcategorias de análise que emergiram dos dados recolhidos. O capítulo

seguinte, quinto capítulo, dá o seguimento, apresentando os resultados obtidos, fruto da

recolha de dados guiada pelas categorias e subcategorias formadas e pelas questões

orientadoras deste trabalho. Finalmente, segue-se o último capítulo, capítulo seis,

composto por três secções. Na primeira secção faz-se a discussão de resultados, parte

crucial deste trabalho visto se fazer a interpretação dos resultados obtidos e se

compararem os mesmos com outros estudos. Na secção seguinte, apresenta-se a

conclusão, onde se mostram os contributos deste estudo para estes alunos quanto à

aplicação de uma abordagem STEM em aulas de química e a aspetos que podem ser

melhorados e onde se apresentam sugestões para estudos futuros. Na última secção

escreve-se a reflexão final, na qual se expõem notas reflexivas sobre aprendizagens e

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dificuldades sentidas ao longo deste mestrado e, em particular, da elaboração deste

trabalho de cariz investigativo.

5

2 Capítulo 2

Enquadramento teórico

No mundo e sociedade em que vivemos, diversos problemas nos atingem direta e

indiretamente. A proliferação da sociedade, como um todo, depende das características

dos seus cidadãos. Deste modo, é crucial que os cidadãos desenvolvam certas

competências e que se queiram envolver e participar na comunidade à sua volta, a fim de

promover uma vida com qualidade, para cada um e para todos. Ao longo deste capítulo

faz-se referência às competências que são vistas como essenciais, bem como à postura

desejada que os cidadãos tenham face aos problemas no contexto do século XXI. Alude-

se, por isso, à importância da escola, e em específico das aulas de ciências, por serem

potenciais promotoras destas qualidades e ao facto desta promoção só ser

verdadeiramente abraçada se as aulas forem relevantes aos olhos dos alunos. Neste

sentido, remete-te à articulação de domínios nas aulas de ciências como uma

potencialidade para promover essa relevância. Em particular, a articulação dos domínios

das ciências, da tecnologia, da engenharia e da matemática (STEM).

Literacia científica e a função da escola

É, hoje, fortemente reconhecido que o crescimento económico e que a capacidade para se

encontrarem soluções para os complexos problemas sociais e ambientais está associado à

literacia científica dos cidadãos (OECD, 2018).

Quanto aos problemas existentes atualmente, Mansilla e Anthony (2011) apontam para

três grandes campos que moldam, de forma significativa, a vida: a economia global em

decadência e as diferentes procuras ao nível do emprego; a nova e abundante migração

internacional e as consequentes relações interculturais entre todos, como cidadãos; e a

instabilidade climática e a necessidade crescente de uma gestão ambiental global. Todos

estes problemas provêm e podem ser contestados pela própria comunidade. Apela-se,

então, há necessidade de os cidadãos serem competentes globalmente. Jovens

globalmente competentes estarão preparados para uma compreensão dos problemas com

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que se deparam no seu dia a dia e dos fenómenos que os rodeiam, reconhecendo

perspetivas, comunicando com audiências diversas e agindo de forma competente

(Mansilla & Anthony, 2011).

Constribuir para o cidadão competente é reconhecer que é impotante que se deve

promover a sua literacia, tendo presente que “desenvolver a literacia científica deve ser

um contínuo objetivo de todos os indivíduos (Bybee, Carlson-Powell, & Trowbridge,

2008, p.91). A literacia está relacionada com a capacidade de o cidadão ler e escrever,

bem como perceber e interpretar o que é lido (Dicionário Priberam da Língua

Portuguesa). Norris e Philips (2003) fazem uma análise profunda relativamente às

implicações que a literacia, no sentido fundamental do termo, tem na literacia científica.

Os autores fazem a relação da leitura [e da escrita], aptidões de alguém com literacia, com

os processos de raciocínio exigidos pelas mesmas. Como afirmam, “saber o significado

de uma palavra, não leva ao significado de uma proposição e saber o significado de uma

proposição não leva ao significado de um texto” (Norris & Philips, 2003, p. 227). Ler

requer um envolvimento ativo e sentido crítico e de interpretação por parte de um leitor

com literacia. E, o conhecimento científico apenas pode ser articulado e comunicado

através de texto e dos símbolos, diagramas, gráficos e equações associados. Portanto, o

envolvimento na ciência, os contributos para debates sobre ciência e o acesso à educação

científica não são possíveis sem um nível suficiente de literacia (Hodson, 2011). Posto

isto, e ao se analisar o termo literacia científica e ao que a mesma se refere, é possível

distinguir-se, em diversas definições do termo, duas perspetivas: uma micro e uma macro.

Na primeira, micro, focam-se os seus benefícios e atributos segundo uma perspetiva

individual, isto é, relativa ao cidadão como indivíduo. Enquanto na segunda, macro,

focam-se os benefícios que a promoção da literacia científica traz para a sociedade global

(Laugksch, 2000, referenciado por Yacoubian, 2018).

De uma perspetiva micro, em contexto com o mundo atual, indivíduos científica e

tecnologicamente literatos têm acesso a uma maior variedade de oportunidades de

emprego e conseguem atender positiva e competentemente à introdução de novas

tecnologias no local de trabalho. Também no seu dia a dia têm mais independência quanto

ao uso de novas tecnologias, que embora sejam cada vez mais autossuficientes e

dispensem elevados conhecimentos para o seu manuseamento, levaria a uma grande

confiança nos especialistas. No fundo, as pessoas com literacia científica têm mais

autonomia e são mais informadas e críticas para tomar, face a quem tem poder, decisões

7

políticas, sociais, económicas, éticas e ambientais que afetam diretamente a sua vida

diária. A literacia científica fornece ainda, ao nível individual, uma base para os

indivíduos não darem uma credibilidade imediata às informações provenientes da

Internet, bem como das “ciências alternativas”. Resulta, por isso, não só em pessoas com

mais capacidades e mais conhecimento, mas também, em pessoas mais capazes para

tomar decisões morais e éticas. Pois, é necessário saber-se quando aceitar e quando

questionar, quando confiar e quando não confiar. É, no mundo de hoje, crucial que cada

um compreenda quão fidedignos e válidos são os dados recolhidos e interpretados, bem

como que reconheça as incertezas associadas ao conhecimento científico (Hodson, 2011).

Hodson (2011) resume, deste modo, o que entende como a função principal da literacia

científica em cada indivíduo:

A função mais importante da literacia científica é conferir, ao indivíduo, uma certa

independência intelectual e autonomia pessoal: primeiro, uma independência da

autoridade, segundo, uma disposição para testar a plausibilidade e aplicabilidade

de princípios e ideias para si próprio […]; terceiro, uma inclinação para olhar para

além do superficial e abordar os fundamentos ideológicos da ciência e da

tecnologia, as estruturas econômicas e políticas que os sustentam e as normas e

práticas que acomodam algumas visões e alguns participantes, mas marginalizam

ou excluem outros; quarto, sensibilidade às complexas interações de classe, raça,

género, linguagem, conhecimento e poder; quinto, a capacidade de formar

intenções e escolher um curso de ação de acordo com uma escala de valores que

seja por si mesmo formulada; sexto, um compromisso com a crítica e constante

reavaliação do próprio conhecimento, crenças, atitudes e valores. Por outras

palavras, o propósito fundamental da literacia científica crítica é ajudar as pessoas

a pensar por si mesmas e chegar a suas próprias conclusões sobre uma série de

questões que têm uma dimensão científica, tecnológica e/ou ambiental (pp. 27-

28).

De uma forma semelhante, Holbrook (2008) apela a uma visão de literacia científica que,

para além da compreensão dos aspetos fundamentais dos conceitos científicos, alberga a

funcionalidade dentro da sociedade como seu objetivo primário e que, portanto, salienta

os processos e as interações sociais como sendo considerados os elementos principais.

Harlen (2009), citado por Comissão Europeia (2011), acrescenta que a natureza da

ciências e as limitações dos seus processos devem, também, fazer parte da compreensão

de alguém com literacia científica e que este indivíduo deve ser capaz de usar estas ideias

para tomar decisões como cidadão informado e interessado. A palavra “interessado”

remete ao aspeto mais macro da conceção de literacia científica, isto é, relativo à

sociedade como um todo. Segundo esta perspetiva, é de notar que, não só a qualidade e o

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tipo de aptidões dos cidadãos são importantes, mas também o desejo de participar na

comunidade envolvente.

Neste sentido, Hodson (2011) refere, como benefícios para a sociedade, que os seus

elementos, munidos de literacia científica, contribuam para melhorar a democracia e

promover uma cidadania mais responsável. Para além disso, aponta também a sua

importância para melhorar a economia, pelo fluxo contínuo de engenheiros e cientistas.

Mas, acima de tudo (na perspetiva macro), ter literacia científica é, também, ser ativo

política e socialmente, de um ponto de vista da prosperidade social. Uma pessoa com

literacia científica é alguém que, para além de ser capaz de usar o conhecimento

científico, está disposta a envolver-se em discursos fundamentados sobre ciência e

tecnologia que requerem competências para explicar fenómenos naturais e tecnológicos

cientificamente, avaliar e projetar investigações de teor científico e interpretar evidências

e dados cientificamente (OECD, 2015).

Note-se, agora, como este termo – literacia científica – é adequado e vem, cada vez mais,

a ser utilizado nas discussões sobre o tópico da educação em ciências e das suas

finalidades e consequências (Reis, 2006). Isso é expectável visto que a escola é, dada a

presente estrutura social, o principal meio com as potencialidades para promover a

literacia e a literacia científica. É o espaço onde as crianças passam grande parte do seu

tempo e, para além disso, permite incluir os que têm um baixo capital científico, isto é,

aqueles que nunca são levados a museus ou a centros de ciências, ou que não têm nenhum

familiar adulto ou amigo com alguma concexão à ciência, ou que não são encorajados

para ver programas de televisão, nem a ler livros sobre ciência (Reiss, 2015).

Será legítimo envolver todos os alunos? Reis (2006) aponta, segundo argumentos de

diversos campos, para alguns aspetos a ter em consideração quando se pretende promover

a educação em ciências para todos. Pois, se por um lado, precisamos de uma formação

contínua de cientistas e engenheiros, por outro, nem todas as crianças pretendem seguir

uma carreira científica, banalizando os conteúdos de um fraco currículo científico

direcionado para tal. Se, por um lado, é vantajoso para cada um ter conhecimentos e

aptidões úteis para a resolução de problemas diários relacionados com os instrumentos

científicos e tecnológicos cada vez mais avançados e autónomos, por outro, talvez não

seja fulcral a educação científica para essa resolução. Se, por um lado, as decisões

tomadas democraticamente sobre implicações sociais, económicas, políticas e ambientais

relacionadas com a ciência e a tecnologia podem ser mais fidedignas se todos os cidadãos

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derem o seu voto de forma independente e científico-tecnologicamente consciente, por

outro, há uma tendência, relacionada ao baixo apelo ao sentido crítico na educação das

crianças, para que este tipo de conhecimento necessite da aprovação de uma entidade

superior para se tornar válido para o próprio (Reis, 2006).

É, contudo, de considerar que a promoção da literacia científica se deve vincular, sim, à

missão da escola, tal como o autor conclui, aludindo à existência de “vários caminhos

para a literacia científica” (Reis, 2006, p.182). Uma das grandes missões da escola deve,

então, ser a de promover a literacia, e em particular a literacia científica, a todas as

crianças, para que estas se possam tornar cidadãos participativos e com sentido crítico,

detentores de conhecimentos científicos e tecnológicos úteis para a sua vida individual e

contribuindo para o desenvolvimento sustentável da sociedade em que vivem.

A educação, no entanto, que se guia pela preservação da ordem social existente, como a

maior parte da educação atual, gera estudantes que são preparados para ser obedientes,

educado, condescendente e disposto a aceitar a existência de estruturas sociais

hierárquicas, deixando as decisões políticas diárias para um conjunto de representantes

eleitos, em colaboração com os setores industrial, económico e militar. Já a educação com

vista à crítica social e à transformação social, prepara estudantes a serem cidadãos

informados, críticos e ativos, dos quais é expectável haver uma participação plena nos

processos de decisão das comunidades ao seu redor (Hodson, 2011). Em particular, a

educação em ciências pode providenciar o conhecimento necessário para “desenvolver

soluções efetivas para (…) problemas globais e locais” e pode promover “o tipo de

respeito inteligente pela natureza que deve fundamentar decisões quanto ao uso de

tecnologia”, importante para a nossa vida, tal como a conhecemos (Hodson, 2011, pp.11-

12).

A escola tem, ainda, um papel crucial em munir os alunos com uma literacia científica

que seja globalizante, isto é, que apte os alunos, também, com competências globais, com

as quais aprendam sobre o mundo, de modo a poderem participar inteiramente nele. O

Conselho Europeu (na declaração Maastrich Global Education Declaration) vê uma

educação dita global como aquela que elucida os alunos sobre a realidade do mundo e

alerta-os para a importância de um mundo com uma maior justiça, equidade e direitos

humanos para todos, bem como a sustentabilidade, a paz e a prevenção de conflitos, a

interculturalidade e a cidadania (Mansilla & Anthony, 2011).

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Deste modo, é crucial ser definido ao nível curricular como chegar a todos os alunos e,

mais importante, chegar a todos de uma forma relevante. Hoje, no entanto, as crianças

veem a escola como uma obrigação e não como um espaço onde podem crescer e

preparar-se adequadamente para a vivência em sociedade. Da mesma forma, a ciência é

vista como uma disciplina à qual apenas têm de “passar”, desprovendo as diversas

vantagens e aprendizagens úteis que poderiam fazer parte da sua vida futura (Buntting,

Gunstone, Corrigan, Dillon, & Jones, 2015)

Neste sentido, a educação em ciências é, de acordo com Reiss (2015), muito limitada do

ponto de vista conceptual em relação aos seus objetivos, o seu currículo, o seu ensino e

às avaliações feitas. O autor refere estes aspetos como os principais motivos para a

dificuldade em envolver os alunos e questiona a forma como são, em geral, desenvolvidos

os currículos de ciências. Segundo o autor, “começa pela ciência” e não há uma

consideração refletida acerca do que possa captar o interesse dos alunos, sendo que

“muitos alunos falham em compreender o propósito do que estão a aprender” (Reiss,

2015, p. 25).

Kotkas, Holbrook e Rannikmäe (2016) referem que ensinar ciência, valorizando apenas

a aquisição de conhecimentos científicos não vai ao encontro dos interesses dos alunos,

nem lhes permite construir o seu conhecimento com base em conhecimentos prévios.

Desta forma, tal como evidenciam os autores, o professor deve optar por estratégias de

ensino desafiantes (como é o caso do inquiry) que permitam o envolvimento ativo dos

alunos na construção das suas próprias ideias, fomentando uma aprendizagem

significativa. Ademais, os autores argumentam que as estratégias desafiantes devem ter

como ponto de partida contextos familiares e significativos para os alunos, permitir a

resolução de problemas relacionados com questões científicas, e dar ferramentas para que

os alunos tomem decisões sobre esses problemas num contexto social. Desta forma, os

professores favorecem a ligação das aprendizagens dos alunos em ciências com seu dia-

a-dia, o que foi reconhecido por alunos de química como um elemento significativo num

estudo desenvolvido por Broman e Simon (2015). Na mesma ótica, Fensham (2015)

critica a estrutura de disciplinas pelo facto de, no currículo de ciências da escolas, estas

estarem isoladas (estrutura disciplinar). Afirma, deste modo, que o facto de não haver

articulação entre as mesmas desenvolve nos alunos uma visão da ciência abstrata e

irrelevante para sua vida. Segundo o autor, para que o ensino-aprendizagem reflita

situações com as quais os alunos se depararão no seu dia-a-dia, este deve partir de

11

contextos científicos e tecnológicos do mundo real relevantes, integrando a aprendizagem

de várias disciplinas científicas articuladas.

Mas o que significam contextos relevantes? Considerando o uso desta palavra numa

perspetiva do aluno, a relevância dada ao ensino das ciências é a utilidade, a significância

e a importância que estes veem, de uma forma intrínseca, no que aprendem (Holbrook,

2008).

Quando se pretende tornar o ensino mais relevante, com o desenvolvimento de materiais

didáticos para a educação em ciências, é importante que os professores considerem o

currículo, as necessidades sociais, a empregabilidade ou as necessidades industriais e as

necessidades da comunidade científica, pois estes fatores influenciam a sua perceção de

relevância. Estes materiais devem ser criados tendo em consideração que os professores

tentam implementar a sua compreensão do que é considerado relevante para os alunos

(Kotkas, Holbrook, & Rannikmäe, 2016). Koktas, Holbrook e Rannikmäe (2016) realçam

que para os materiais didáticos motivarem intrinsecamente os alunos para aprender

ciências, estes têm de ver o conteúdo como algo intrinsecamente relevante, mas também,

com uma componente extrínseca imposta aos alunos.

Note-se, então, como a relevância é um conceito não tem uma definição consensual.

Stuckey et al. (2013) questionam quem deve decidir o que é relevante na educação em

ciências: “devem apenas ser os que aprendem os que decidem o que é relevante na

educação em ciências?” (Stuckey et al., 2013, p. 16). Esta questão é extremamente

pertinente, visto que a ênfase ao significado da relevância neste contexto pode ser

manipulado por diversas entidades cujos interesses influenciam os tópicos e os objetivos

pelos quais a educação em ciências se deve guiar. Os autores apontam, por exemplo, para

as entidades que controlam a economia, sendo que estas tenderão a definir o que é

relevante na educação em ciências de modo a aumentar o interesse dos jovens estudantes

a enveredar por carreiras em ciência e tecnologia, tal que contribuam para o crescimento

dessas entidades.

Neste sentido, Stuckey, Hofstein, Mamlok-Naaman, e Eilks (2013) sugerem três

dimensões da relevância da educação em ciências: a dimensão individual; a dimensão

social; e a dimensão vocacional. Na figura seguinte, em cada uma das dimensões, os

autores apresentam exemplos das categorias de ação correspondentes ao cruzamento de

duas perspetivas. Por um lado, uma perspetiva temporal (do presente para o futuro), por

12

outro, uma perspetiva de quão intrínseco é para o indivíduo, na medida em que é mais

proveniente das satisfações do próprio (intrínseco) ou com um incentivo com origem em

fatores externos (extrínseco).

Figura 2.1 – Modelo das três dimensões da relevância. Cruza exemplos de aspetos no presente-

futuro e quanto ao intrínseco-extrínseco. Adaptado e traduzido de: (Stuckey, Hofstein, Mamlok-

Naaman, & Eilks, 2013)

Quanto à dimensão individual, a relevância da educação em ciências para o indivíduo

engloba uma adequação à curiosidade e aos interesses de quem aprende, fornecendo aos

alunos as competências necessárias e úteis para lidar com as suas vidas diárias, hoje e no

futuro, bem como contribuindo para o desenvolvimento de competências intelectuais. A

dimensão social remete à relevância da educação em ciências do ponto de vista social e

dá foco à preparação dos alunos para serem autónomos e levarem uma vida responsável

em sociedade, através da compreensão da interdependência e interação entre ciência e

13

sociedade, desenvolvendo, deste modo, competências para participação social e aptidões

que contribuirão para o desenvolvimento sustentável da sociedade. A dimensão

vocacional consiste em oferecer orientação para profissões e carreiras futuras, preparação

para a continuação da formação vocacional e académica e abrir hipóteses formais de

construção de carreira (Stuckey, Hofstein, Mamlok-Naaman, & Eilks, 2013).

É, então, crucial tomar decisões refletidas e flexíveis sobre os currículos de ciências o e

as finalidades da educação em ciências, de modo que as crianças se envolvam de forma

autêntica e relevante no mundo científico e tecnológico. Pois, só com este envolvimento

se pode alcançar de forma sólida as finalidades desejadas, fazendo prosperar a sociedade

e a vida dos cidadãos. Gago (2004), por exemplo, num relatório da Comissão Europeia

define que um dos objetivos da educação escolar deve ser assegurar uma boa base de

literacia científica para todos os alunos, aludindo à articulação das ciências, da tecnologia,

da engenharia e da matemática nas aulas.

Articulação STEM

A sigla STEM diz respeito aos conhecimentos e aplicações interligados de quatro

domínios: ciência, tecnologia, engenharia e matemática (science, techonolgy,

engineering, mathematics). White (2014) apresenta as seguintes possíveis definições para

cada domínio:

Ciência: o estudo sistemático da natureza e do comportamento do material e do

universo físico, baseado em observação, experimentação e medição, e na

formulação de leis para descrever estes factos em termos gerais.

Tecnologia: o ramo de conhecimento que lida com a criação e o uso de meios

técnicos e a sua inter-relação com a vida, a sociedade e o ambiente, como as artes

industriais, engenharia, ciência aplicada e ciência pura.

Engenharia: a arte ou ciência de fazer aplicação prática do conhecimento das

ciências puras, como a física ou a química, na construção de motores, pontes,

edifícios, minas, barcos e plantas químicas.

Matemática: um grupo de ciências que se relacionam entre si, que inclui álgebra,

geometria e cálculo, centrado no estudo do número, quantidade, forma e espaço e

as suas inter-relações usando notação especializada. (p.4)

A referência à sigla num contexto laboral diz respeito aos empregos nos quais são

requeridas as chamadas competências STEM, definidas pela Comissão Europeia (2015)

como as competências das áreas da ciência, tecnologia, engenharia e matemática que se

14

esperam adquiridas pelos alunos ao concluírem o ensino superior. Estas competências

englobam: “entender a numeracia e ter a capacidade de produzir itens por meio da

matemática, compreender e analisar dados empíricos; ter conhecimento de princípios

científicos e matemáticos; ter sentido crítico e de avaliação para problemas complexos e

vontade de os resolver, aplicando conhecimentos teóricos a problemas práticos; ter

capacidade de comunicar problemas científicos a entidades interessadas e a outros; ter

engenho, raciocínio lógico e inteligência prática” (Comissão Europeia, 2015, p.1).

Neste contexto – laboral – Horta (2013) aponta para o facto de, em Portugal, 50% das

ofertas de emprego requererem profissionais STEM e destas profissões apresentarem

baixas taxas de desemprego no país, comparativamente a outras profissões que requerem

um curso superior. É de notar ainda, como aponta Reiss (2015) que quem se gradua em

áreas STEM recebe, geralmente, um salário acima da média.

Para além disso, de acordo com a Comissão Europeia (2015), é necessário que haja mais

profissionais nestas áreas com qualificações ao nível do ensino superior. Pois, como

reporta a Comissão Europeia (2015), a partir de estudos feitos à qualidade do serviço de

trabalhadores em áreas STEM, foi verificado que existem trabalhadores que embora

tenham competências técnicas que os permitem se incluir nesse tipo de trabalho, não

possuem competências efetivamente STEM. Para além disso, é observado que alguns dos

trabalhadores, embora tenham as competências STEM, demonstram habilidades menos

boas relativamente a competências transversais (soft skills), também importantes para este

tipo de trabalhos, nomeadamente, o trabalho de equipa, a comunicação, a organização das

ideias e do tempo e o pensamento crítico. Por exemplo, nos Estados Unidos da América,

STEM Task Force Report (2014) indica que, de acordo com a U.S. Bureau of Statistics

(2013), os empregos STEM previam-se crescer nos cinco anos seguintes por 21,4%,

sendo que a necessidade de negócios e indústrias globais evolui drasticamente.

É de notar que, em 2012, Jorde e Dillon (2012) se preocupavam com a falta de evidências

acerca da verdadeira necessidade de futuros cientistas e engenheiros, referindo que, não

o sendo, poderia ser imoral persuadir ou encorajar os estudantes a seguirem carreiras

destas áreas. Contudo, a aplicação de uma articulação de disciplinas mostra, ainda, ter

potencialidades para os alunos, ao nível de sala de aula, para as suas vivências e para o

seu futuro como cidadãos. Numa abordagem em sala de aula, a sigla STEM representa,

então, a articulação estratégica dos domínios da ciência, tecnologia, engenharia e

matemática, de forma a potenciar e direcionar o ensino e a aprendizagem. Neste sentido,

15

é visto como importante a promoção e a implementação de uma abordagem STEM nas

escolas, desde cedo e de uma forma integrada e refletida. Com isso é almejado germinar

o interesse e a motivação pela aprendizagem destas áreas e o apropriado desenvolvimento

das competências requeridas num trabalho STEM, mas também, para o desenvolvimento

de competências que são benéficas e próprias para os avanços tecnológicos e sociais da

atualidade (Comissão Europeia, 2015; Moore, Tank, Glancy & Kersten, 2015). Como

referem Moore, Tank, Glancy & Kersten (2015), é essencial que os cidadãos constatem a

importância desta articulação para tomarem decisões mais informadas no seu dia a dia.

Embora Coffey e Alberts (2015), citados por Moore, Tank, Glancy e Kersten (2015),

defendam que integrar a engenharia na educação das ciências implica que mais conteúdo

tem de ser lecionado desnecessariamente, esta posição não é consensual. Diversos autores

defendem que esta integração é benéfica e que vale a pena equilibrar o conhecimento

científico com o conhecimento proveniente de um ensino integrado. Por exemplo,

Venville et al. (2008), referenciados dos por Rennie (2015), verificaram que as

aprendizagens dos alunos relacionadas com a comunidade num currículo integrado

tendem a ser mais idiossincráticas, ou seja, mais próprias de cada um. O seu conhecimento

acerca de conceitos científicos torna-se, por isso, mais apto para ser integrado noutras

disciplinas em problemas de contexto local.

Indo ao encontro destas conclusões, English (2016) afirma que pretendendo-se proceder

à integração STEM e elevar a potencialidade das suas disciplinas, deve-se dar foco tanto

ao conhecimento conceptual, como ao de processos interdisciplinares. O autor remete ao

facto de que nações com bons resultados em testes internacionais e com fortes

articulações STEM, têm bem desenvolvidos currículos que se centram nas competências

do século XXI. Estas competências dizem respeito, por exemplo, a processos de

investigação, à resolução de problemas, ao pensamento crítico, à criatividade e à

inovação.

Deste modo, Rennie (2015) defende que um currículo de ciências deve providenciar um

balanço entre um conhecimento disciplinar e um conhecimento integrado, bem como ter

ligações claras entre o conhecimento local e o global. Referem, nessa lógica, que o

currículo STEM providencia uma mistura de conhecimento disciplinar e integrado,

estabelecidos em problemas locais, atenciosamente escolhidos, que podem ser aplicados

em problemas mais globais. Deste modo, a integração deve ser feita consoante o contexto

educacional, variando de escola para escola e de lugar para lugar. De acordo com os

16

autores, esta abordagem ao currículo envolve uma conexão com a comunidade escolar

que possibilita os alunos de desenvolver uma literacia científica global.

Em defesa desta articulação, Moore, Tank, Glancy & Kersten (2015) referem que uma

abordagem STEM tem as potencialidades de aludir à curiosidade natural do aluno de

como as coisas funcionam e de proporcionar maneiras de pensar desenvolvidas numa

perspetiva de resolução de problemas que se aproximam aos contextos do mundo real

(Crippen & Antonenko, 2018). Os autores defendem que, desde modo, é melhorada a

aprendizagem e providenciada uma visão mais significativa e autêntica do que se ensina

e aprende em sala de aula. Para além disso, e citando NRC (2009), dizem que a integração

STEM apela ao “pensamento de sistemas, criatividade, colaboração, comunicação e

considerações éticas”. Capacidades desejáveis, por parte de todos os cidadãos, para a

resolução mais eficaz dos problemas atuais do mundo (Mansilla & Anthony, 2011).

É de apontar que a promoção de uma abordagem STEM torna-se cada vez mais

proeminente nos EUA e em alguns países da Europa, nomeadamente Portugal, onde têm

vindo a ser aplicadas diversas medidas dentro e fora das escolas (Horta, 2013).

As vantagens de proceder a uma articulação STEM são reconhecidas, mas para além

disso, também o modo como se articulam e integram estes quatro domínios deve ser

estudado e debatido. Segundo STEM Task Force Report (2014), na educação STEM é

muito importante o trabalho de integração entre as quatro disciplinas devendo englobar

uma aprendizagem baseada em problemas do mundo real, através de uma aprendizagem

coesa e ativa. Acima de tudo, este relatório defende que as disciplinas não podem, nem

devem ser ensinadas isoladamente, visto que estas não existem, naturalmente, isoladas no

mundo real.

Como é levantado por English (2016), esta integração pode ser feita segundo diferentes

abordagens: multidisciplinaridade, interdisciplinaridade e transdisciplinaridade. A

multidisciplinaridade envolve o ensino-aprendizagem de conceitos e técnicas essenciais

separadamente em cada disciplina, mas com uma temática em comum. A

interdisciplinaridade diz respeito ao ensino-aprendizagem de conceitos e técnicas de duas

ou mais disciplinas que estão ligados entre si, visando a compreensão mais profunda

desses conceitos/técnicas. Numa abordagem transdisciplinar, os conhecimentos e as

técnicas de duas ou mais disciplinas são aplicados a problemas do mundo real e projetos,

com o intuito de aperfeiçoar a aprendizagem.

17

3 Capítulo 3

Unidade de ensino

Neste capítulo é apresentado um enquadramento curricular do tópico de ensino – tabela

periódica – referindo, primeiramente, as orientações e metas curriculares, bem como os

conhecimentos prévios esperados dos alunos que são relevantes para o ensino desse

tópico. De seguida, apresenta-se uma secção com uma revisão de literatura sobre

dificuldades mais comuns sentidas pelos alunos na aprendizagem da tabela periódica. Na

última secção faz-se uma descrição das tarefas, evidenciando-se os objetivos de

aprendizagem em cada uma, procurando-se evidenciar as aprendizagens associadas à

articulação dos quatro domínios STEM.

Enquadramento curricular

O tema das intervenções deste relatório de ensino da prática supervisionada enquadra-se

no domínio “classificação de materiais” do 9.º ano, mais concretamente no subdomínio

“propriedades dos materiais e tabela periódica”. Dentro desse subdomínio, apenas não

são explorados os tópicos referentes à evolução histórica da tabela periódica e à

identificação dos elementos que existem em maior proporção no corpo humano e outros

que são fundamentais à vida.

Assim, uma das metas curriculares que se incluí nas tarefas é saber identificar, na tabela

periódica, elementos pertencentes aos grupos dos metais alcalinos, metais

alcalinoterrosos, halogénios e gases raros. Estas incluem, além disso, saber explicar a

semelhança de propriedades químicas das substâncias elementares correspondentes ao

longo de cada grupo, para além de justificar a formação de iões estáveis por parte destes

elementos. Também, saber identificar na tabela periódica e distinguir, através de

propriedades físicas e químicas, os metais e os não metais. São ainda abordadas as metas

de determinar o grupo e o período dos elementos químicos da tabela periódica a partir do

seu valor de Z (n.º de protões) ou conhecendo o número de eletrões de valência (grupo) e

o nível de energia em que estes se encontram (período). Para além disso, neste

18

subdomínio, as metas curriculares incluem distinguir informações na tabela periódica

relativas a elementos químicos (número atómico, massa atómica relativa) e às substâncias

elementares correspondentes (ponto de fusão, ponto de ebulição e massa volúmica)

(Fiolhais et al., 2013).

Para a aprendizagem deste tópico, é esperado que os alunos mobilizem alguns

conhecimentos prévios. De facto, no 8.º ano os alunos tiveram oportunidade de

reconhecer que a matéria é constituída por átomos e descrever que estes são constituídos

por protões, neutrões e eletrões; associar nomes de alguns elementos aos respetivos

símbolos químicos, por exemplo, H, C, O, N, Na, K, Ca, Mg, Al, Cl e S; saber a definição

de ião como um átomo que perdeu ou ganhou eletrões; conheçam alguns dos iões mais

comuns, por exemplo, Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Al3+, NH4+, Cl−, SO42−, NO3−, CO3

2− e OH−;

ter conhecimento de reações de oxidação-redução (por exemplo, a combustão, a corrosão

de metais e a respiração); saber o que são soluções aquosas alcalinas, neutras e ácidas, ter

o conhecimento que duas formas de determinação são com um medidor de pH ou com

indicador universal; e saber representar reações químicas através de equações químicas.

No 9.º ano, antes de se dar início ao tópico, foi explorado pela professora cooperante o

subdomínio “estrutura atómica”. Neste foram introduzidos os vários modelos atómicos,

segundo uma perspetiva histórica (modelos de Dalton, de Thompson, de Rutherford, de

Bohr e o atual da nuvem eletrónica), bem como os símbolos de alguns elementos e a

representação e definição de número atómico e número de massa. Também foram

abordados os conceitos de tamanho e de massa do átomo, sendo o primeiro referente ao

tamanho da nuvem eletrónica – em função do número de camadas – e o segundo ao

número de partículas do núcleo. Foram, ainda, exploradas as definições de isótopo e

massa atómica relativa. Para além disso, foram introduzidos o conceito de níveis de

energia, a representação da distribuição eletrónica e o princípio de energia mínima, bem

como o número máximo de eletrões por cada nível. Foi, também, abordado o conceito de

eletrões de valência e de como estes influenciam o caráter químico dos elementos e a

formação de determinado tipo de iões.

19

Figura 3.1 – Esquema organizador dos tópicos principais, da unidade didática, abordados nas

aulas.

Grupo 17: Halogénios

▪ Elevada reatividade

▪ Reatividade diminui ao

longo do grupo

▪ Sete eletrões de valência

▪ Tendência a formar iões (-1)

Grupo 18:

Gases nobres

▪ Baixa

reatividade

▪ Oito eletrões de

valência

▪ Todos gasosos

à temperatura

ambiente

Grupo 1:

Metais alcalinos

▪ Elevada

reatividade

▪ Reatividade

aumenta ao longo

do grupo

▪ Um eletrão de

valência

▪ Tendência a

formar iões (+1)

Grupo 2:

M. alcalinoterrosos

▪ Elevada

reatividade

▪ Reatividade

aumenta ao longo

do grupo

▪ Dois eletrões de

valência

▪ Tendência a

formar iões (+2)

Características

Saber ler

informações

sobre os

elementos

na Tabela

Periódica

✓ Sólidos

(𝑇𝑎𝑚𝑏),

maleáveis

e

brilhantes

✓ Pontos de

ebulição

e fusão

altos

✓ Sólidos,

líquidos

ou

gasosos

(𝑇𝑎𝑚𝑏)

✓ Pontos de

ebulição e

fusão

baixos

Saber explicar a

semelhança de

propriedades químicas

de elementos do

mesmo grupo

Saber identificar na T.P. e distinguir (pelas suas características)

os metais, os semimetais e os não metais.

Grupos – relacionados o

n.º de eletrões de valência

Per

íodos

– r

elac

ionad

os

o

n.º

de

cam

adas

ocu

pad

as

1 2

17 18

20

Dificuldades dos alunos acerca da tabela

periódica

Nesta secção apresentam-se as dificuldades mais comuns, revistas na literatura, que se

relacionam com a aprendizagem da tabela periódica. Nas citações dos estudos que se

seguem infere-se que as conclusões reveladas acerca das dificuldades de alunos do nível

de ensino superior são válidas para alunos do ano em vigor neste trabalho.

As dificuldades na aprendizagem dos conceitos científicos relacionados com o tópico da

tabela periódica surgem principalmente devido a estes conteúdos de química exigirem

uma assimilação que atinja simultaneamente o nível macroscópico/observável, simbólico

e submicroscópico/molecular. A compreensão dos conceitos ao nível

submicroscópico/molecular e a passagem para o macroscópico é uma grande dificuldade

dos alunos ao nível global. Devido ao mundo submicroscópico não ser associado às

experiências do dia-a-dia, surge a necessidade de usar as representações externas de modo

a facilitar a compreensão desse mundo. Estas, aplicadas de maneira correta, podem

permitir aos alunos que percecionem e descrevam o mundo submicroscópico, mas

também, que o consigam relacionar com o mundo macroscópico, na medida em que

compreendem as relações entre estes três níveis: submicro (molecular), simbólico

(representações externas) e macro (observável) (Gilbert, 2005). No entanto, é notada

dificuldade em representar por desenhos ou ler representações do mesmo, aptidões

cruciais para a utilidade das representações externas (Mammino, 2008).

Ali (2012) nota como uma das principais dificuldades dos alunos provem dos

conhecimentos prévios que possuem, sendo que é evidenciado no seu estudo a falta de

compreensão de conceitos muito básicos de química. No seu estudo, os alunos

apresentam, desde logo, dificuldades quando abordam um novo conceito, tendendo a

memorizar, como ferramenta de auxílio, em vez de compreender. É possível, porém, que

isso suceda, em parte, pelo tipo de abordagem que os professores fazem aos tópicos. Por

exemplo, Mammino (2008) aponta para o facto do ensino se focar na abordagem abstrata

e simbólica, tal como é necessário para o tópico, mas que os professores não apresentam

os níveis macroscópico e submicroscópico ao mesmo tempo, levando a um conhecimento

fragmentado e uma aprendizagem superficial com dificuldade em relacionar os três níveis

(Gilbert, 2005). Driver, Squires, Rushworth e Wood-Robinson (2006) referem que alguns

21

alunos, mesmo conseguindo apreender a ideia de partícula individual, com um modelo de

esferas (átomos) e segmentos de reta (ligações), têm dificuldade de, em simultâneo,

assimilar a ideia de milhões dessas partículas envolvidas numa observação macroscópica.

De um modo geral, os alunos demonstram dificuldades principalmente na aplicação de

conceitos e em produzir conclusões complexas (Franco-Mariscal, Oliva-Martinez, & Gil,

2016), bem como na tradução de conceitos abstratos em ideias concretas (Mokiwa, 2017).

Mais concretamente, alguns conceitos que provocam confusão no raciocínio dos alunos

relacionam-se com a constituição do átomo, com a qual apresentam uma “falta de

produndidade e amplitude na compreensão” (Ali, 2012, p.9). Alguns alunos fazem

confusão entre as características das subpartículas (protão, neutrão e eletrão) quanto à sua

carga (positiva, negativa) e à sua posição no átomo (núcleo, nuvem eletrónica) ao serem

introduzidos aos modelos atómicos (Ali, 2012). Esta confusão pode levar a dificuldades

na aprendizagem das propriedades dos elementos químicos. Para além disso, ao nível

nuclear, têm dificuldade na relação entre o número de nucleões, isto é, na quantidade de

neutrões relativamente ao número de protões num núcleo. De acordo com Mokiwa

(2017), parte do problema reside de os alunos não perceberem o porquê da existência dos

netrões, pelo facto de o hidrogénio ter número atómico igual a um e, logo, ter um núcleo

constituido por um protão. O autor refere que, a certa altura, os alunos pensam, para os

átomos com um número atómico superior, que o número de neutrões iguala-se ao número

de protões, verificando que é falso este pensamento ao abordar elementos cujo número

de nuclões é ímpar. Deste modo, alguns alunos acabam por ligar “neutrão” à palavra

“neutralização” e assumem que os neutrões são protões neutralizados.

Relacionado com a organização e leitura da tabela periódica, os alunos revelam

dificuldades em compreeder alguns aspetos. Por exemplo, alguns alunos não

compreendem a razão da existência atual dos grupos e dos períodos, ou seja, não associam

a relação dos grupos com os eletrões de valência dos elementos e dos períodos com o

nível energético da sua camada de valência (Mokiwa, 2017).

Outras dificuldades estão ainda associadas a conceções alternativas que provêm das

palavras usadas nos discursos do dia a dia que se misturam com os conceitos científicos.

Alguns alunos usam o conceito de “material” para se referir à constituição de um objeto

e o conceito de “átomo” para o resultado final das subdivisões sucessivas feitas a esse

material. Deste modo, assumem que esse átomo tem as propriedades macro do material

22

correspondente (Driver, Squires, Rushworth, & Wood-Robinson, 2006). Para além disso,

note-se a existência do significado duplo de “elemento químico”. Pois, por um lado, é-

lhe atribuido o significado de átomo, por outro, é visto como uma substância real, presente

do nosso dia a dia. Deste modo, a tabela periódica ganha dois significados: “a tabela dos

átomos dos elementos” e a “tabela dos elementos como substâncias” (Franco-Mariscal,

Oliva-Martinez, & Gil, 2016).

Descrição das tarefas

Com o intuito de se definirem contextos relacionados com as áreas STEM, decide-se

organizar a sequência de tarefas em função de cada grupo da tabela periódica, em vez de

se começar por introduzir a tabela periódica e os seus grupos e períodos, os grupos

principais, os eletrões de valência de cada grupo, como o recomendado nas metas

curriculares (Fiolhais et al., 2013). Deste modo, neste trabalho opta-se por desenvolver

uma tarefa para cada um dos grupos da tabela periódica (um, dois, 17 e 18 – totalizando

quatro tarefas iniciais) e uma tarefa final na qual se constrói, em turma, parte da tabela

periódica.

O desenrolar das tarefas iniciais dá-se de uma perspetiva macro para uma perspetiva

submicro. Isto é, começa-se por abordar um contexto real, relacionado com a engenharia

ou a tecnologia (macro), onde são usados os elementos químicos em estudo, procedendo-

se, depois, à análise das suas características químicas (submicro).

A alusão aos conceitos científicos com contextos do mundo real é um dos argumentos de

uma abordagem STEM (Crippen & Antonenko, 2018). Assim, os contextos utilizados,

para além estarem relacionados com aspetos da engenharia e da tecnologia (E, T),

procuram ser familiares aos alunos e alusivos a problemas do mundo real. Para além

disso, o desenrolar de algumas das tarefas inclui a necessidade de aplicar conceitos

matemáticos (M) em vigor no ano em que os alunos se encontram (Bivar, Grosso,

Oliveira, & Timóteo, 2013).

São cinco as tarefas produzidas ao longo deste trabalho (Apêndice B) e preparadas e

abordadas nas aulas com os respetivos planos de aula (Apêndice A). Nas tarefas um, dois,

três e cinco, as aulas têm uma abordagem inquiry pelo que iniciaram com um problema

contextualizado que tem de ser resolvido pelos alunos através da investigação. Nestas

23

tarefas, os alunos respondem, de um modo geral, por pares, consoante estão sentados nas

carteiras. Na quarta tarefa opta-se por uma abordagem de role-play, pelo que os alunos,

dispostos por grupos, assimilaram um conjunto de conhecimentos e, posteriormente,

partilharam-no com os colegas. Trata-se de um role-play na medida em que cada grupo

de alunos tem um certo tópico para se “especializar” e, por meio de discussões, se chega

a uma conclusão conjunta. As tarefas têm uma duração total de 15 aulas de 45 minutos.

Abordagens em sala de aula: inquiry e role-play

Um ensino por investigação, ou inquiry based learning (ou por vezes abreviado, inquiry)

trata-se, de acordo com Kirubaraj e Santha (2018), de uma orientação em direção a uma

aprendizagem que é flexível e aberta, e que abre e se baseia em competências variadas e

em recursos do corpo docente e dos alunos. Neste tipo de abordagem o aluno é o centro

do ensino-aprendizagem e o professor, um orientador. Kirubaraj e Santha (2018), ilustra

um quadro que realça as diferenças principais entre o ensino por inquiry e o ensino

expositivo tradicional:

Quadro 3.1 – Principais diferenças entre o ensino tradicional e o ensino por inquiry. Adaptado e

traduzido de: (Kirubaraj & Santha, 2018).

Ensino tradicional Ensino por inquiry

Centrado no professor Dirigido pelo aluno

Professor como transmissor do

conhecimento

Professor como facilitador da

aprendizagem

Domínio de conteúdo Domínio de conteúdo e outras

competências

A aprendizagem segue um caminho

vertical e linear

A aprendizagem é como uma rede de

conhecimentos, podendo desenvolver-se

linearmente ou em espiral

A avaliação é criada pelo professor A avaliação requer algum input por parte

do aluno

É, então, um modelo assente no construtivismo que encoraja os alunos a interagir com os

conteúdos abordados na aula (Coffman, 2017).

Windschitl, Thompson e Braaten (2008) propõem, por exemplo, um modelo de inquiry

cujo objetivo, no contexto das aulas de ciências, é os alunos serem capazes de desenvolver

capacidades de argumentação relativamente a como é que o mundo natural funciona,

aludindo a passos cruciais para o envolvimento dos alunos na aprendizagem. Ao longo

24

deste processo de aprendizagem, segundo este modelo, os alunos fazem previsões,

formulam hipóteses, procuram evidências e constroem argumentos, regressando a cada

um dos passos, quando necessário. Estes passos incluem um envolvimento ativo no

processo e contribuem, segundo os autores, para uma aprendizagem mais robusta.

De acordo com Coffman (2017), os alunos compreendem o mundo de uma forma

significativa fazendo questões, pesquisa e formulando decisões informadas. E, tal como

refere Kirubaraj e Santha (2018), um ensino por inquiry permite aos alunos

experienciarem uma aprendizagem que simula situações do mundo real, aumentando a

retenção e a aplicabilidade do conhecimento adquirido.

Como desafios a uma aprendizagem deste tipo Edelson, Gordin e Pea (2011) referem que

as técnicas de investigação científica requerem um determinado nível de precisão e

cuidados que não são requeridos aos alunos no seu dia-a-dia. Se os estudantes não forem

capazes de perceber essas técnicas, não se conseguirão liderar investigações que

produzam resultados significativos. Para além disso, visto que o conhecimento científico

prévio é necessário para a construção do conhecimento, a falta de conhecimentos prévio

por parte dos alunos pode dificultar a elaboração inicial das suas ideias. Posto isto, mais

um desafio do inquiry refere-se ao professor. Este diz respeito há necessidade de um

maior esforço e de mais capacidades por parte do professor que orienta os alunos, pois

estes podem seguir raciocínios com caminhos muito divergentes do que se pretende que

aprendam (Edelson, Gordin, & Pea, 2011).

O role-play, no contexto do ensino-aprendizagem, é outra possível abordagem nas aulas.

McSharry e Jones (2000) apresentam a definição do termo que, segundo o dicionário de

Oxford, significa: “comportar-se de acordo com uma função específica”.

De acordo com Cherif e Somervill (1995), um ensino-aprendizagem baseado no role-play

providencia uma oportunidade para “encenar” conflitos, recolher informação sobre

problemas sociais, aprender a colocar-se na posição de outros e melhorar as competências

sociais dos alunos. Por isso, os autores defendem que o role-play constitui uma parte

indispensável para o desenvolvimento humano e oferece uma oportunidade única de

resolver dilemas interpessoais e sociais.

25

Esta abordagem encoraja, então, os alunos a envolverem-se física e intelectualmente nas

aulas, permitindo que se expressem em contextos científicos e que desenvolvam uma boa

compreensão de conceitos difíceis (McSharry & Jones, 2000). Segundo McSharry e Jones

(2000), uma das vantagens desta abordagem é que dá aos alunos uma sensação de domínio

do conteúdo, por terem de ser capazes de explicar uma certa temática aos seus colegas,

por exemplo. Ora, as discussões que se geram no âmbito do role-play (e não só) permitem,

segundo Dillon (1994), que se proponham e se examinem diferentes pontos de vista. Os

participantes, ao conversarem e se relacionarem desta forma, começam, em conjunto, a

formar respostas mais satisfatórias às questões que lançaram a discussão. Possivelmente,

estes sucedem em ter “uma melhor compreensão, uma nova apreciação, um julgamento

mais sábio, uma determinação mais firme” (Dillon, 1994, p.7).

26

Tarefa 1: As baterias dos telemóveis (elementos do grupo 1)

A primeira tarefa está dividida em três partes: a parte 1, na qual é introduzido o contexto

e se realiza a atividade laboratorial; a parte 2, onde se exploram as explicações científicas

relacionadas com a reatividade dos metais alcalinos; e a parte “vai mais além…”, que é

destinada à articulação STEM. A tarefa tem a duração de três aulas de 45 minutos.

Quadro 3.2 – Tópicos abordados e objetivos de aprendizagem da tarefa 1. Os objetivos de

aprendizagem encontram-se repartidos na componente da química e na componente dos domínios

STEM.

Tópico Objetivos de aprendizagem

Química STEM

• Metais alcalinos;

• Carácter químico

dos hidróxidos

dos metais

alcalinos;

• Eletrões de

valência e

reatividade dos

metais alcalinos;

• Formação de iões

estáveis (catiões).

Conhecer alguns metais

alcalinos e identificá-los na

tabela periódica;

Conhecer e identificar o

carácter alcalino dos

hidróxidos dos metais

alcalinos (lítio, sódio e

potássio) resultantes da sua

reação com a água;

Identificar algumas

características próprias dos

metais (brilho e

maleabilidade);

Saber representar a

configuração eletrónica de

elementos;

Saber que os metais

alcalinos têm um eletrão de

valência e saber justificar

que esta é a razão da sua

grande reatividade;

Saber justificar a

diminuição da reatividade

ao longo do grupo;

Conhecer a razão de terem

tendência a formar iões de

carga +1.

Conhecer a constituição

de parte das baterias de

telemóveis (tecnologia);

Saber ler e interpretar

histogramas

(matemática);

Ter sentido crítico na

escolha de um produto à

escala industrial, com

base em diversos fatores

(engenharia).

A parte 1 começa por apresentar um problema colocado por três amigos relacionado com

a constituição das baterias de telemóvel, contexto ligado à tecnologia. O problema é: visto

27

que as baterias de ião dos telemóveis podem ser de ião lítio, ião sódio ou ião potássio, e

que estes três elementos se encontram no mesmo grupo da tabela periódica, será que

apresentam características semelhantes?

Os alunos começam por identificar este problema, através de uma discussão em turma.

Segue-se a planificação de uma atividade que permite dar resposta a este problema, isto

é, verificar se os elementos têm características semelhantes. Realiza-se a atividade, que

consiste em fazer a reação dos três metais com a água e, para além de observar a reação

em si, verificar o carácter químico da solução resultante através da mudança de cor da

fenolftaleína. Verifica-se, finalmente, que o carácter químico das soluções resultantes é

alcalino nas três reações e que todos os metais reagem à água.

Depois, é pedido que os alunos representem as reações químicas por meio de uma equação

química ou um esquema de palavras. Segue-se a explicação científica, por parte de cada

aluno, do carácter químico. Por fim, é respondida à questão inicial.

A parte 2 é constituída por duas questões: a primeira em que se pede a explicação acerca

da elevada reatividade dos elementos; e a segunda em que se pede a explicação da

variação da reatividade ao longo do grupo.

Na última parte da tarefa é questionada a razão de as baterias de telemóvel de hoje serem

maioritariamente de ião lítio. São fornecidas algumas evidências sobre as baterias de ião

lítio, ião sódio e ião potássio relativamente à eficiência energética, custos de produção,

tempo de vida e abundância no planeta Terra. É, então, pedido que os alunos refiram qual

acham que deve ser a bateria usada, justificando com base nas evidências. Deste modo,

os alunos deparam-se com uma situação de escolha de um produto a uma escala industrial,

tendo em conta diversos fatores, de âmbito ambiental (abundância dos elementos e

sustentabilidade do planeta Terra), económico (custos de produção das baterias),

científico-tecnológico (eficiência energética e tempo de vida) e pessoal, evidenciando o

caráter de engenharia implícito na tarefa. A abundância dos elementos no planeta Terra é

apresentada sob forma de histogramas, apelando a conhecimentos matemáticos relativos

à leitura e análise de gráficos que estão a ser dados neste ano.

28

Tarefa 2: Calçada portuguesa (elementos do grupo 2)

A segunda tarefa da sequência tem uma estrutura semelhante à primeira e é composta por

uma primeira parte onde se introduz o contexto e se abordam os conceitos científicos

inerentes e uma parte final “vai mais além…”, na qual se inclui a utilização de conceitos

matemáticos. Ambas as partes são iniciadas com uma questão colocada pelos

intervenientes do contexto, ou seja, uns amigos que estão a visitar Portugal, que ficam

deslumbrados com a calçada portuguesa. A tarefa tem a duração de 3 aulas de 45 minutos.



STEM.


Química STEM

• Metais

alcalinoterrosos;

• Caráter químico

dos hidróxidos

dos metais

alcalinoterrosos;

• Eletrões de

valência e

reatividade dos

metais

alcalinoterrosos.


estáveis (catiões).

Conhecer alguns metais alcalinoterrosos e identificá-los na tabela periódica;

Conhecer e identificar o carácter alcalino dos hidróxidos dos metais alcalinos (lítio, sódio e potássio) resultantes da sua reação com a água e da reação dos seus óxidos com a água;

Identificar algumas características próprias dos metais (brilho e maleabilidade);

Saber representar a configuração eletrónica de elementos;

Saber que os metais alcalinoterrosos têm dois eletrões de valência e saber justificar que esta é a razão da sua grande reatividade, embora menor do que a dos metais alcalinos;

Saber justificar a diminuição da reatividade ao longo do grupo;

Conhecer a razão de terem tendência a formar iões de carga +2.

Desenvolver e conhecer

técnicas de nivelamento da

calçada através de

conhecimentos

matemáticos:

perpendicularidade entre

retas e planos; paralelismo

entre retas e planos e entre

planos e planos. E relação

destes com o mundo da

física: os efeitos gravíticos

que permitem usar essas

aplicações neste contexto

(ciência, matemática).

Conhecer metodologias

usadas para o

aperfeiçoamento de

construções feitas pelo ser

humano.

29

A primeira pergunta, que dá início à primeira parte, é “Qual será a constituição química

destas pedras?”. Os alunos começam por tentar dar resposta a esta pergunta, pesquisando

na Internet nos seus smartphones. Nas questões seguintes identifica-se o elemento que se

pretende estudar e que está presente nessa constituição: o cálcio. Da mesma forma que a

tarefa anterior, procura-se generalizar as características deste elemento com outro

elemento do mesmo grupo: o magnésio. Posto isto, os alunos planificam uma atividade

que permita verificar a semelhança nas características destes metais. Depois, realizam a

atividade que consiste, por um lado, em fazer reagir o magnésio com o oxigénio e os

respetivos óxidos desta reação com a água, e por outro, fazer reagir o cálcio com a água.

Após a experiência laboratorial, os alunos referem qual o carácter químico de ambas as

reações: alcalino e escrevem, através de uma equação química ou esquema de palavras,

as reações químicas. De seguida, é pedido aos alunos que expliquem a reação destes

elementos e, também, a variação da reatividade ao longo do grupo, tal como se fez na

tarefa 1.

Na última parte da tarefa, é referido que o chão da calçada exige processos de alisamento

e a pergunta inicial é “como têm a certeza de que o chão está na horizontal?”. Os alunos

planeiam uma atividade que permita responder a esta questão. Este planeamento têm um

teor de engenharia, visto que se procuram formas de sustentar os construtos do ser

humano. De seguida, constroem uma pequena calçada portuguesa para colocar a sua ideia

em ação. Ideias para verificar a horizontalidade do chão são, por exemplo, através da

inclinação na água numa proveta e a posição do fio de um pêndulo, explorando-se as

noções de paralelismo e perpendicularidade, conceitos de matemática abordados neste

ano, relacionando estes com um aspeto do mundo da física, a gravidade, com a qual é

permitido o uso desses conceitos.

30

Tarefa 3: A água da torneira (elementos do grupo 17)

A terceira tarefa tem o contexto da fluoretação da água, realizada em algumas zonas do

mundo. Ou seja, a adição de fluoretos na água. É referido o manuseamento das

substâncias para tal e os benefícios dos fluoretos, mas também os seus perigos para a

saúde humana. Na primeira parte da tarefa são explorados os conceitos científicos e a

última, “atividade de extensão”, é destinada a alguns conceitos matemáticos. A tarefa tem

a duração de duas aulas de 45 minutos.



STEM.


Química STEM

• Halogénios;

• Eletrões de

valência e

reatividade dos

halogénios;


estáveis (aniões).

Conhecer alguns

halogénios e identificá-los

na tabela periódica;

Saber representar a

configuração eletrónica de

elementos;

Saber que os halogénios

têm 7 eletrões de valência e

saber justificar que esta é a

razão da sua grande

reatividade;

Conhecer uma

característica própria dos

não metais (estado físico à

temperatura ambiente:

sólido, liquido ou gasoso);

Saber justificar o aumento

da reatividade ao longo do

grupo;

Conhecer a razão de os

halogénios terem tendência

a formar iões de carga -1

(ganho de um eletrão na

camada de valência).

Conhecer os vários fatores

a ter em conta na

manutenção da água:

facilidade de transporte e

de colocação de produtos

na água, considerações de

segurança na manutenção

(engenharia);

Saber ler e interpretar

“intervalos não

degenerados”

(matemática).

Começa-se por identificar o elemento em questão, identificando-o na tabela periódica.

Segue-se uma pesquisa no manual sobre o mesmo, relativamente às suas propriedades,

31

como o estado físico à temperatura ambiente, a reatividade e os pontos de fusão e

ebulição. É pedido que se escreva a configuração eletrónica do flúor. Depois, é

visualizado um vídeo que mostra a reação do flúor com diversos materiais: limalha de

ferro, carbono, enxofre sólido e outros. Após a visualização, pede-se que os alunos

indiquem uma razão para a grande reatividade deste elemento.

A questão seguinte refere-se a questões de engenharia quanto ao manuseamento do

elemento para a fluoretação da água, nomeadamente, o facto de não ser transportado nem

colocado na água no seu estado elementar, mas como composto sólido ou líquido. Nesta

questão é evidenciada a componente de engenharia inerente à fluoretação da água. Isto é,

propõe-se aos alunos terem em atenção as quantidades de flúor a adicionar à água, bem

como a todos os processos que são necessários para tal. Estes processos dizem respeito,

por exemplo, ao transporte da substância, que é mais prático e menos perigoso, se o flúor

não estiver no seu estado elemento, em que é extremamente tóxico e se encontra no estado

gasoso. Ou, por exemplo, ao manuseamento e à dosagem, que são mais eficientes se o

flúor estiver sob a forma de composto, sólido ou líquido. De seguida, à semelhança das

tarefas anteriores, é questionada a variação da reatividade ao longo do grupo.

Na atividade de extensão é apresentado um contexto acerca de quantidades de fluoretos

na água de três regiões diferentes e uma tabela com intervalos de valores aceites para as

quantidades de fluoretos na água por três entidades diferentes. Os alunos têm que

averiguar que regiões estão legais por que entidades, explorando os “intervalos não

degenerados”, conceitos matemáticos deste ano.

32

Tarefa 4: À descoberta dos gases nobres (elementos do grupo 18)

A quarta tarefa tem uma estrutura ligeiramente diferente das anteriores, constituída por

duas partes. A primeira parte começa por dividir a turma em dois grandes grupos de 8

elementos. Cada grupo é composto por três pequenos grupos: dois de 3 elementos e um

de 2 elementos. A cada pequeno grupo é dado um texto diferente havendo, por isso, três

textos diferentes. Os textos referem-se a aplicações tecnológicas nas quais os gases raros

são usados: lâmpadas de incandescência, luzes néon e flashtubes. A tarefa tem a duração

entre uma e duas aulas de 45 minutos.



STEM.


Química STEM

• Gases raros;

• Eletrões de

valência e

reatividade dos

gases raros;

• Período e grupo

de elementos.

Conhecer alguns gases

raros e identificá-los na

tabela periódica;

Saber a configuração

eletrónica de elementos;

Saber que os gases raros

têm 8 eletrões de valência e

saber justificar que esta é a

razão da sua baixa

reatividade.

Identificar os elementos na

tabela periódica a partir do

seu número de eletrões de

valência (grupo do

elemento) e do nível

energético da última

camada (período do

elemento).

Conhecer algumas

aplicações tecnológicas dos

gases raros (tecnologia);

Justificar a utilização

destes gases e não de

outros para o aumento da

eficiência e longevidade

(engenharia).

Após a leitura de cada texto são feitas algumas questões relacionadas com as palavras

desconhecidas, discutindo-se o seu significado em turma (a palavra principal a discutir é

“inerte”, usada em todos os textos) e com a identificação do elemento que permite o

funcionamento eficaz da tecnologia em cada texto.

33

De seguida, é pedido que escrevam a propriedade química que os torna uma boa opção.

Sendo que, na questão seguinte, se pretende que os alunos expliquem, consultando o

manual, a que se deve essa propriedade. Esta questão visa promover nos alunos um

sentido de escolha do elemento tendo por base, não só as características que o permitem

fazer parte do funcionamento do produto tecnológico, mas também as características que

o tornam uma opção eficiente e sustentável à grande escala, um raciocínio próprio da

engenharia.

Na segunda parte, discute-se em turma as características que cada elemento dos textos

tem em comum, como serem inertes (pouco reativos), não tóxicos, terem 8 eletrões de

valência, encontrarem-se no grupo 18 e serem gasosos à temperatura ambiente. Por fim,

é pedido que relacionem a configuração eletrónica de cada um com o período da tabela

periódica em que se encontram.

34

Tarefa 5: Construção da tabela periódica

Na quinta e última tarefa procede-se à construção, em turma, de parte da tabela periódica.

A cada aluno á atribuído um elemento e, a partir daí, produzir-se-ão os suportes de

informação, baseados num protótipo, relativos a esse elemento. A tarefa tem a duração

de cinco aulas de 45 minutos.



STEM.


Química STEM

• Organização da

tabela periódica.

Saber identificar elementos

na tabela periódica a partir

do seu número de eletrões

de valência (grupo do

elemento) e do nível

energético da última

camada (período do

elemento);

Reconhecer a importância

da organização da tabela

periódica.

Realizar a construção de

sólidos geométricos através

de medições a partir de um

modelo (matemática);

Pesquisar e conhecer

aplicações de engenharia e

tecnologia dos elementos

químicos (engenharia e

tecnologia);

Reconhecer que na

produção em massa de um

produto há necessidade de

um protótipo (engenharia).

As informações relativas ao elemento são colocadas numa cartolina que, através de

medições com régua e com dobragens próprias, se produz um paralelepípedo, aludindo-

se às suas características segundo uma perspetiva matemática. As dimensões esperadas

destes sólidos são todas iguais e em alguns momentos fazem-se alusões à matemática no

que toca às medições. Visto as cartolinas não serem exatamente iguais, há valores que

não podem ser fixos, mas obtidos através das próprias dimensões de cada cartolina, sendo

que se têm de fazer cálculos matemáticos próprios de cada situação.

Ao longo da tarefa, os alunos têm alguns aspetos a considerar. Um deles é a cor da

cartolina, que deve indicar se o elemento é metálico, semimetálico ou não metálico. Outro

é o número de eletrões de valência do elemento. Este é indicado pelo número de teclas de

computador coladas na cartolina. Indicam também o nome do elemento, o símbolo

químico e o número atómico, para além de outras informações que achem relevantes

35

quanto às propriedades químicas e físicas dos elementos. Para além disso, os alunos fazem

uma pesquisa sobre uma ou mais aplicações do seu elemento, organizando a informação

de modo a caber na zona da cartolina destinada para tal. O produto deste trabalho de

pesquisa é, então, colado nessa zona da cartolina. Nas pesquisas feitas pelos alunos,

encontram-se, possivelmente, produtos da sociedade que os alunos não associam à

“tecnologia”, sendo que esta tarefa envolve também essa elucidação, isto é, ao significado

de tecnologia e de produto tecnológico, que muitas vezes é associado apenas a

computadores, telemóveis e outros produtos eletrónicos.

De seguida, em turma, posicionam-se todas as produções na ordem devida da tabela

periódica. No final da tarefa são feitas duas questões. Na primeira pede-se que seja

explicada a organização da tabela periódica quanto aos seus grupos e períodos. Na

segunda é pedido que seja referida uma situação do mundo real em que a organização da

tabela periódica ajude na resolução de um problema.

37

4 Capítulo 4

Métodos e procedimentos

De modo a dar resposta a estas questões de um modo significativo, é realizado um

trabalho de cariz investigativo misto. Neste capítulo começa-se por apresentar uma

fundamentação sobre o tipo de estudo feito. De seguida, faz-se uma contextualização dos

participantes, caracterizando os participantes, a escola e a turma e, depois, a descrição dos

instrumentos de recolha de dados utilizados neste trabalho. No final do capítulo apresenta-

se a análise dos dados, na qual se apresenta, ainda, a tabela que desses emergiu e que

apresenta as categorias e subcategorias de análise, organizadoras da apresentação de

resultados quanto a cada uma das questões orientadoras.

Método de investigação

A designação de um determinado tipo de investigação dá-se pelas características dos seus

objetivos e focos de estudo, das suas metodologias e das suas assunções. Uma

investigação que utilize um método qualitativo é, geralmente, efetuada no próprio local

de estudo, devido à importância dada ao contexto em que o objeto ou o sujeito se encontra.

Quer se utilize ou não equipamento de recolha de dados, ocorre sempre contacto direto

por parte do investigador com a fonte de informação (Bogdan & Biklen, 1994). Seidman

(2006) defende que uma investigação qualitativa na educação cujo tema inclui,

geralmente, um contexto social, é melhor compreendida através da experiência de pessoas

que trabalham ao redor desse contexto e cujas vidas são construídas com base nessa

experiência. A investigação qualitativa tem a potencialidade de lhe ser permitido explorar

de uma forma muito profunda temas em estudo, como por exemplo, histórias de vida e

comportamento do dia-a-dia das pessoas (Silverman & Marvasti, 2008). Pois, não só as

perspetivas do investigador estão em causa, mas também, as perspetivas dos sujeitos que

vivenciam diariamente o ambiente estudado.

Como limitações deste tipo de método a literatura aponta a sua dependência nas

habilidades do investigador e a influência da sua subjetividade no estudo. Uma outra

38

limitação é a de não ser tão fácil ser aceite para potenciar uma generalização, dada a sua

abordagem demasiado específica (Denzin & Lincoln, 1998).

Numa investigação que utilize um método quantitativo o trabalho de pesquisa é,

geralmente, formal, livre de valores e imparcial. Num paradigma positivista, geralmente

associado a estudos quantitativos, a realidade é objetiva e independente do investigador.

Este tipo de estudos é considerado preciso, válido e confiável. Ao contrário de um estudo

qualitativo, um estudo quantitativo não necessita de uma relação entre investigador e

objeto de estudo, nem é necessário que o investigador ganhe proximidade com o local de

investigação (Rahman, 2017).

Na análise de dados neste tipo de estudo exploram-se as regularidades que, tratadas como

variáveis são, geralmente, trabalhadas com técnicas de estatística (Rahman, 2017;

Sandelowski, Voils, & Barroso, 2006). Por um lado, de acordo com Savela (2017), um

estudo deste tipo pode salientar tendências ou padrões importantes, algo que um estudo

qualitativo não consegue. Os autores referem ainda que este tipo de estudo tem a

potencialidade de dar uma visão geral do que se passa, impedindo que se façam

generalizações erradas numa investigação.

Por outro lado, um estudo quantitativo fica aquém quanto ao detalhe da informação. Pois,

cada item só pode ser examinado até certo ponto, providenciando apenas um determinado

tipo de informação aplicável a todos os itens. Como os itens têm de ser adequados a um

número limitado de categorias, as diferenças ténues entre eles perdem-se (Sandelowski,

Voils, & Barroso, 2006).

Posto isto, de acordo com autores como Paranhos, Filho, da Rocha, da Silva Junior e

Freitas (2016) e Smith (2013), uma integração entre os dois – estudo misto – tem a

vantagem de retirar o melhor de cada um para responder a determinada questão. Contudo,

Javier (2017) indica que existem autores que criticam este tipo de estudo, evidenciando

as diferenças contrastantes entre os paradigmas associados e os tipos de medições feitas

numa abordagem qualitativa e numa abordagem quantitativa. Estas diferenças são

especificadas por Augusto (2014):

Diferenças ontológicas sobre a natureza percebida da realidade: o paradigma

positivista, [geralmente associado a estudos quantitativos], acredita numa

realidade única que pode ser medida de forma confiável e válida usando princípios

científicos; o paradigma interpretativo, [geralmente associado a estudos

qualitativos], acredita em realidades múltiplas, socialmente construídas, que

39

geram diferentes significados para diferentes indivíduos, e cuja interpretação

depende do olhar do investigador. Diferenças epistemológicas, baseadas na

relação entre investigador e investigado: o paradigma positivista defende o

afastamento e a separação entre investigador e objeto de estudo; para o paradigma

interpretativo, estas duas entidades estão dependentes uma da outra, sendo que a

relação privilegiada do investigador com os investigados beneficia a pesquisa.

Diferenças axiológicas, focadas no papel dos valores na pesquisa: os positivistas

defendem que a pesquisa deve ser isenta de valores; e os defensores do paradigma

interpretativo dizem que a investigação é em grande medida influenciada pelos

valores do investigador. (p.1)

Para Silverman e Marvasti (2008), não existe um tipo de estudo melhor ou pior. Existe,

sim, um tipo de estudo mais adequado do que outro para determinadas problemáticas.

Rutberg e Bouikidis (2018) e Paranhos, Filho, da Rocha, da Silva Junior e Freitas (2016)

vão mais longe, referindo, para além disso, que existem diversas vantagens em usar um

tipo de estudo que englobe o quantitativo e o qualitativo, isto é, um estudo misto. Uma

delas é a complementaridade, que diz respeito ao facto de a integração dos dois tipos de

estudo permitir uma convergência dos resultados utilizando diferentes tipos de dados e/ou

técnicas e que, por isso, permite uma maior consistência dos resultados de pesquisa

(Paranhos, Filho, da Rocha, da Silva Junior, & Freitas, 2016). Os autores referem, ainda,

a vantagem dos diferentes tipos de dados recolhidos poderem suportar uma mesma

hipótese, dando mais confiança quanto à validade da mesma. Para além disso, é notado

como uma colaboração entre investigadores que se foquem num dos dois tipos de estudo

providencia a oportunidade de trabalharem problemas semelhantes, num ambiente

colaborativo (Rutberg & Bouikidis, 2018).

Paranhos, Filho, da Rocha, da Silva Junior e Freitas (2016) remetem à falta de

especialização como um fator para não se utilizar mais o estudo misto, isto é, o facto de

que se alguém se especializa num determinado tipo de estudo que envolva abordagens

mais qualitativas, não se especializará tanto em abordagens quantitativas, e vice-versa.

O estudo presente abarca características, quer de um estudo qualitativo, quer quantitativo,

classificando-se como um estudo misto. Contudo, note-se que o paradigma é

maioritariamente interpretativo e que a maior parte dos instrumentos de recolha de dados

usados, nomeadamente, os registos escritos, a entrevista e a observação, estão mais

associados a um estudo qualitativo. A componente quantitativa deste estudo diz respeito

ao uso do questionário, com o qual se faz um estudo estatístico com o mesmo, não

abdicando, ainda assim, do paradigma interpretativo.

40

Participantes e escola

Os participantes deste estudo são alunos do 9.º ano de uma escola situada na região de

Lisboa. A escola situa-se numa zona urbana ao lado de um extenso parque urbano

incorporado numa floresta. Posiciona-se a dez minutos de uma estação de comboios,

existindo também um amplo parque de estacionamento ao seu lado. A escola faz parte de

um agrupamento criado em 2004/2005 e que oferece um ensino do 1.º, 2.º e 3.º ciclos.

Sendo uma escola concebida para aceitar 25 turmas, tinha 37, em 2010, abarcando um

total de 981 alunos. Destes alunos, 12% eram de origem estrangeira, 42% beneficiavam

de auxílios económicos (Ação Social Escolar) e 55% tinham computador com acesso à

Internet em casa. É uma escola que valoriza os trabalhos feitos pelos alunos, pelo que ao

longo de todo o ano letivo, são expostos e atualizados os vários trabalhos realizados, no

âmbito de diversas disciplinas e, muitas vezes, incluindo articulação disciplinar.

Quanto às instalações interiores, apresenta salas de aula num estado razoável. Em

particular, as salas de ciências (física e química e ciências naturais) apresentam alguma

falta de material em boas condições, limitando a abordagem experimental a alguns

tópicos.

A turma dos participantes é constituída por 16 alunos, dos quais sete são raparigas e oito

são rapazes, apresenta uma significativa diversidade étnica, bem como alguma

diversidade quanto ao capital económico, e a média de idades situa-se entre os 14 e os 15

anos. Apresenta, em geral, um bom comportamento dentro da sala de aula, reportado no

documento da caracterização sumária da turma da direção. Há um aluno classificado com

necessidades educativas especiais, cujo plano educativo individual consistiu, no ano

anterior, na aplicação de adaptações curriculares em algumas disciplinas, nomeadamente,

física e química.

Recolha de dados

Os instrumentos de recolha de dados utilizados ao longo deste trabalho de cariz

investigativo utilizados são: o questionário, os registos escritos dos alunos, a entrevista e

a observação. Procede-se ainda à triangulação, elemento crucial para a credibilidade dos

dados recolhidos. De seguida, apresenta-se, então, uma fundamentação teórica sobre estes

instrumentos e o modo como foram utilizados no âmbito deste trabalho.

41

Questionário

O questionário é uma ferramenta de investigação desenvolvida para recolher informação

por meio de uma série de questões (ou afirmações) direcionadas estrategicamente para o

que se pretende estudar. De acordo com Glynn, Taasoobshirazi e Brickman (2008),

embora os construtos – i.e. conceitos teóricos não observáveis – sejam conceptualizados

pelos alunos de diferente maneira do que como pelos especialistas, esta conceptualização

por parte dos alunos é importante por influenciar as suas ações.

Para Williams, Kurtek e Sampson (2011), a elaboração de um questionário deve ter em

conta vários passos e considerações para ser considerado um instrumento credível. Assim,

é defendido que deve chegar a conclusões que sejam esperadas pelos construtos teóricos,

bem como sejam reforçadas pelas conclusões de outros instrumentos (triangulação).

Requer também consistência e repetibilidade, isto é, que tenha em consideração a

coerência das respostas dos que respondem ao questionário. Os autores referem ainda que

é importante que os construtos teóricos em estudo sejam bem definidos e que os

especialistas estejam de acordo relativamente à operacionalização de um modo correto.

Igualmente importante é que os itens tenham utilidade, o que inclui haver uma

preocupação atribuída às várias correlações e interligações entre itens que providencia

uma maior credibilidade aos resultados.

Para explorar o impacto da intervenção a nível da relevância que os alunos atribuem às

aulas de física e química, foi usada uma escala sobre “Relevância, Interesse e Ativismo

social nas aulas de ciências” construído no âmbito do projeto Programa Nacional de

Promoção do Sucesso Escolar (PNPSE). Este questionário é constituído por 30 itens,

organizados numa escala tipo-Likert de 5 pontos (1 – Totalmente não; a 5 – Totalmente

sim). Esta escala é constituída por três subescalas, dirigidas para a física e química (14

itens) e ciências em geral (16 itens) e procura avaliar para cada uma destas áreas a

relevância, o interesse e o ativismo social.

Quanto à relevância, esta escala avalia o grau com que os alunos veem no ensino das

ciências a sua utilidade, a significância e a importância, de uma forma intrínseca,

relativamente ao que aprendem (Kotkas, Holbrook, & Rannikmäe, 2016) (e.g, “As aulas

de física e química permitem-me aprender coisas úteis e importantes para o meu dia-a-

dia”; e.g, “O conhecimento científico é útil para construir um mundo melhor”).

42

No que refere ao interesse, esta pretende avaliar a predisposição dos alunos para se

envolverem, cognitiva e emocionalmente, em atividades sobre tópicos de ciência e em

aulas de ciência (Krapp & Prenzel, 2011) (e.g, “Quanto mais aprendo sobre ciência, mais

curiosidade tenho acerca do mundo em meu redor”).

Quanto ao ativismo social, avalia-se as competências, ao nível científico, e o

envolvimento dos alunos para tomarem decisões ou agirem responsável e

apropriadamente na comunidades, relativamente a assuntos sociais, económicos,

ambientais, ético-morais (Bencze & Sperling, 2012) (e.g, “Aquilo que aprendo nas aulas

de ciências ajuda-me a criar um contributo importante para a resolução de problemas da

região onde vivo”).

Quanto mais positivas as respostas, mais positivo é o interesse, relevância e ativismo

social. Note-se que as questões seis e sete (Apêndice D – Q6 e Q7) foram recodificadas

de modo que os valores associados à escala invertessem o sentido, isto é, a numeração do

“1” até ao “5” passou a corresponder à escala inversa, relativamente às outras questões,

para se manter a coerência.

Documentos escritos dos alunos

Os documentos escritos pelos participantes – em contraste com os documentos escritos

pelo investigador, por exemplo, as notas de campo – dizem respeito, segundo Bogdan e

Biklen (1994), a todo o material escrito pelos mesmos que também podem ser usados

como dados. Os autores referem como alguns destes documentos: “autobiografias, cartas

pessoais, diários, memorandos, minutas de encontros, boletins informativos, documentos

sobre políticas, propostas, códigos de ética, declarações de filosofia, livros do ano,

comunicados à imprensa, livros de recorte, (…) artigos de jornal, ficheiros pessoais e

registos individuais de estudantes e processos” (Bogdan & Biklen, 1994, p.176). Estes

materiais podem, então, ser apenas descritivos, em que o seu conteúdo são apenas factos,

como datas, por exemplo. De outro modo, podem conter informações ricas e mais

pessoais.

Ora, destes documentos, Bogdan e Biklen (1994) distinguem dois tipos: os documentos

pessoais e os documentos oficiais. Os documentos pessoais são, de uma forma

abrangente, vistos como “qualquer narrativa feita na primeira pessoa que descreva as

43

ações, experiências e crenças do indivíduo, (…) autorrevelador da visão que a pessoa tem

das suas experiências” (Bogdan & Biklen, 1994, p.177). Os documentos oficiais dizem

respeito àqueles que são produzidos pela organização escolar, sendo que alguns estão

disponíveis para o investigador e outros estão protegidos por serem privados ou secretos.

Um dos tipos de documentos pessoais são os registos escritos dos alunos. Através destes,

podem ser extraídas diversas informações úteis para comparar e tentar confirmar

informações obtidas por meio de outros instrumentos (Aires, 2015).

No contexto deste trabalho, documentos escritos usados são os registos escritos dos

alunos, que são produzidos pelo próprio, individualmente ou em grupo. Estes registos,

embora sejam pessoais, são orientados pelo professor e pelos materiais didáticos

utilizados, na medida em que o que o aluno escreve se trata de respostas baseadas na

questões das tarefas, em discussões de turma, nas entrevistas e nos questionários.

Ademais, no final de cada uma das tarefas os alunos realizaram uma reflexão acerca do

trabalho que desenvolveram. Esta reflexão escrita também foi usada como um

instrumento de recolha de dados.

Entrevista

A entrevista é uma ferramenta de investigação que consiste numa interação verbal entre

um entrevistador ou entrevistadora e uma ou mais pessoas, que envolve uma

intencionalidade e um objetivo.

Existem diversos tipos de entrevista e, a nível de estruturação, a entrevista pode variar,

de acordo com Burton e Bartlett (2005), de um tipo de entrevista muito estruturada até

uma entrevista não-estruturada. A uma entrevista cuja categorização se situe algures entre

esses dois tipos pode denominar-se, segundo Afonso (2005), entrevista semiestruturada.

A classificação do tipo de estruturação da entrevista depende do modo como esta é

preparada e de como é registada a informação fornecida pelo entrevistado. A necessidade

de se usar cada tipo de entrevista, como referem Bogdan e Biklen (1994), vai de encontro

ao objetivo da investigação que se pretende fazer e, para além disso, podem-se usar

diferentes tipos de entrevista para fases diferentes de um mesmo estudo.

Assim, numa entrevista estruturada as questões a fazer ao entrevistado são

preestabelecidas através de um guião produzido antes da entrevista e as respostas dadas

44

pelo entrevistado são registadas, também, de uma forma predeterminada. O ritmo da

entrevista é controlado pelo entrevistador de acordo com o guião, de forma padronizada

e sem desvios. Se for pretendida alguma flexibilidade durante a entrevista, o grau de

flexibilidade, que deve ser baixo, tem que ser definido e planeado antes de mesma. Neste

tipo de entrevistas não se devem dar grandes explicações acerca do estudo nem é

pretendido que se influencie de forma alguma as respostas do entrevistado, quer dando

opiniões ou sugerindo respostas (Afonso, 2005).

A maioria das entrevistas estruturadas é usada para estudos quantitativos, mas estas

também são usadas para verificar mudanças de opinião relativamente a um assunto após

alguma experiência por parte do entrevistado. Quanto às entrevistas não-estruturadas, por

vezes referidas como entrevistas abertas, têm o seu foco, predominantemente, no

entrevistado. Este tipo de entrevistas aproxima-se de uma conversação “normal” sendo

que se diferencia dessa situação pelo seu carácter intencional. As questões não são

específicas nem as respostas são registadas com algum tipo de estrutura pré-definida. O

ritmo da entrevista é dependente do próprio caminho que a mesma segue, segundo a

interação entre o entrevistador e o entrevistado.

De acordo com Afonso (2005), com este tipo de entrevista é possível recolher uma grande

quantidade informativa de conteúdos num contexto exploratório ou, de diferente modo,

examinar profundamente um conteúdo específico. O mesmo autor e, também, Bogdan e

Biklen (1994) referem que se deve explorar e clarificar os conteúdos de uma maneira

eficaz podendo-se, para esse fim, por exemplo, pedir diretamente uma clarificação do que

o entrevistado disse, pedir exemplos ou fazer perguntas curtas de clarificação, repetir por

outras palavras a ideia do entrevistado para confirmar se se está a seguir a linha de

pensamento correta, entre outras técnicas que se podem executar.

Por último, a entrevista semiestruturada segue um formato semelhante ao da entrevista

não-estruturada, mas tem um foco mais específico num certo tema. Geralmente, existe

um guião, feito antes da entrevista para guiar a mesma, tendo por tópicos, em geral, os

objetivos e as questões a ser colocadas (Afonso, 2005).

O número de participantes e o tipo de grupo que se escolhe entrevistar também remete a

certas vantagens e desvantagens, sendo um fator a ter em consideração. Por exemplo, com

vista a diferentes objetivos, mas não substituindo a entrevista individual (Aires, 2015), o

investigador ou a investigadora pode optar por fazer a chamada entrevista em grupo

45

focado, ao invés da entrevista normal que diz respeito a um/uma entrevistado/a apenas.

Ao nível da estruturação, tal como a entrevista individual, esta pode ser estrutura, não-

estruturada ou um meio-termo dessas, ou seja, semiestruturada. As bases que definem a

estruturação são as mesmas que a entrevista normal.

De acordo com Patton (2002), uma entrevista em grupo focado é, então, uma entrevista

que se faz, geralmente, a um grupo de 6 a 10 participantes que se encontrem num contexto

de vida semelhante. O mesmo autor e outros, como George (2012), afirmam que este tipo

de entrevista foi desenvolvido, num âmbito comercial, tendo em conta que os

participantes, deste modo, estão numa ocasião que é comparável ao do seu dia-a-dia, ou

seja, de cariz social, dando assim perspetivas mais realistas. A sua aplicação na educação

acaba por tirar proveito do fator de interação entre participantes, para além de outras

vantagens, sendo até defendido pelos autores Fontana e Frey (1994), referidos por Aires

(2015), que este tipo de entrevista é uma técnica de recolha de informação viável na

investigação qualitativa e quantitativa.

Patton (2002) refere que uma entrevista em grupo focado deve ser confortável e

agradável, sendo o/a entrevistador/a ou o/a moderador/a, termo preferido pelo autor,

“flexível, objetivo, persuasivo, bom ouvinte e (…) [criador] de empatia com o grupo”

como defende Aires (2015). Assim, citando esta última autora, baseada em Merton

(1956), quem faz a entrevista deve:

(…) estabelecer uma cumplicidade com um elemento ou mais elementos (do grupo) que

lhe permita comunicar com o grupo; segundo, deve incitar os respondentes mais

recalcitrantes a participar; terceiro, deve obter respostas de todos os elementos do grupo

para assegurar a cobertura total do tópico em discussão; e por último, deve gerir as

dinâmicas do grupo equilibrando o papel de entrevistador diretivo com o de moderador.

(Aires, 2015, pp.37-38)

A diferença entre este tipo de entrevista e uma entrevista normal é principalmente, de

acordo com Patton (2002), a influência das respostas de uns participantes nas respostas e

comentários adicionais de outros participantes da mesma entrevista. Desta maneira, na

visão de George (2012) como uma das vantagens deste tipo de entrevista, são criadas

oportunidades para surgirem discussões coletivas e dinâmicas que podem levar a

motivações e comportamentos mais complexos do que em entrevistas individuais.

Outra vantagem, referida por Aires (2015), George (2012) e Patton (2002) é a dos custos

em relação à quantidade e qualidade da informação recolhida. Pois, de uma entrevista em

grupo focado pode ser retirada informação de vários indivíduos e visto que, geralmente,

46

num estudo se pretende fazer relações e associações entre opiniões pessoais de um

número de participantes significativo, com o uso da entrevista em grupo focado isso pode-

se fazer muito mais rapidamente, sendo necessárias menos entrevistas do que com

entrevistas individuais. Quanto à qualidade, como indica Patton (2002), as interações

entre os participantes envolvem correções e examinações que podem balancear pontos de

vista possivelmente falsos ou extremistas, aperfeiçoando a qualidade da informação.

Finalmente, aborda-se um último aspeto muito positivo que é o uso da entrevista em grupo

focado como mecanismo de arranque para uma entrevista individual/pessoal. Patton

(2002) refere que, por vezes, apenas depois de uma entrevista em grupo focado é que o

investigador ganha a confiança dos participantes para fazer uma entrevista mais profunda

e íntima com cada um. Tal como é citado em Patton (2002):

Grupos focados permitem o acesso aos participantes da investigação que podem

achar a interação cara-a-cara “assustadora” ou “intimidante”. Criando várias linhas

de comunicação [entre os/as entrevistados/as], a entrevista em grupo oferece aos

participantes (…) um ambiente onde eles podem partilhas as suas ideias, crenças e

atitudes na companhia de pessoas do mesmo contexto socioeconómico, étnico e de

género (…). (p.390)

Ora, mas para que uma entrevista de grupo seja bem-sucedida são exigidas competências

superiores por parte do entrevistador/moderador, visto que este tem que a saber orientar

e dirigir a conversa/entrevista para que não seja apenas uma ou duas pessoas que

partilhem os seus pontos de vista (Aires, 2015; Patton, 2002). Visto pelo outro lado,

também acontece que um ou mais dos participantes possa não falar por medo de se sentir

em minoria ou de ter uma opinião que não é bem aceite pelos outros, como refere Patton

(2002). Para além das limitações referidas, este último autor considera como

desvantagens adicionais o facto de não se poder abordar temas extremamente pessoais

caso não se trate de um grupo com pessoas muito próximas umas das outras e, também,

duas implicações diretas de se ter vários elementos a ser entrevistados numa mesma

entrevista que são o encurtamento do número de perguntas e o tempo que cada

entrevistado/a tem para responder. Ou seja, o estudo torna-se menos abrangente devido

ao reduzido número de perguntas, mas ao mesmo tempo, tem-se mais respostas para cada

pergunta. Para além disso, este autor baseia-se em Kaplowitz (2000) referindo que tópicos

muito pessoais e controversos não são bons para serem abordados numa entrevista deste

tipo, sendo esta mais uma das suas limitações.

47

No geral, e de acordo com Seidman (2006), uma entrevista no âmbito de um estudo

qualitativo tem a potencialidade de dar ao investigador acesso ao contexto do

comportamento das pessoas, permitindo que perceba o significado desse comportamento.

Neste trabalho é usada uma entrevista em grupo focado semiestruturada, sendo realizada

com a orientação de um guião previamente construído (apêndice C). Por ser

semiestruturada introduzem-se questões que se considerem pertinentes ao longo da

entrevista. São feitas duas entrevistas, cada uma com oito participantes e com a duração

de cerca de 40 minutos. A seleção de alunos para cada entrevista é feita com base em

turnos já previamente estabelecidos nesta turma, devido a uma parte da organização das

aulas nesta escola (um dia por semana, a aula de física e química é dada apenas a metade

da turma num primeiro tempo e a outra metade no segundo tempo). Deste modo, numa

das entrevistas os participantes são cinco rapazes e três raparigas e noutra são quatro

rapazes e quatro raparigas.

Observação

A observação é uma recolha de informação retirada diretamente da fonte. De acordo com

Aires (2015), esta distingue-se de uma observação natural devido ao seu carácter

intencional e sistemático. Segundo este autor, a diversificação de uma observação aparece

quando se associam diferentes graus de controlo, de estruturação e de participação à

mesma. Levando a que, misturando diferentes graus de cada uma, se produzam vários

tipos de observação. O grau de controlo diz respeito à dose de controlo e manipulação,

por parte do investigador, ao objeto de estudo da observação. Foque-se apenas no: grau

de estruturação (estruturada ou não-estruturada) – nível de esquematização e

fixação/abertura/maleabilidade dos objetivos e categorias impostos antes da observação;

e no grau de participação (participativa ou não-participativa) – nível de participação do

investigador na observação. Deste modo, obtêm-se quatro tipos de observação distintos:

estruturada/participativa; estruturada/não-participativa; não-estruturada/participativa; e

não-estruturada/não-participativa, bem como os tipos de observação que são meios-

termos das mencionadas.

Rossman e Rallis (2012) apontam para o facto de a observação poder integrar-se com os

outros instrumentos de recolha de dados, e vice-versa, sendo que as competências para

um tendem a estar relacionadas com as competências para outro. Para além disso, o

48

investigador está em constante observação, dentro do campo de investigação, em vários

momentos da mesma, influenciando a sua postura e orientação ao longo do estudo. Pois,

como apontam os autores, por exemplo, numa entrevista, a observação pode revelar, por

parte dos participantes, emoções, atenção e interesse, autenticidade, fatiga, entre outros.

Neste sentido, as potencialidades da observação são, segundo Aires (2015): a facilidade

na obtenção de informação mais profunda do objeto de estudo, sendo possível verificar

pormenores de interação entre grupos dentro desse objeto de estudo; e a credibilidade dos

dados devido à proximidade do investigador ao objeto observado. Esta proximidade leva,

também, a uma maior subjetividade, evidenciando-se como uma vantagem, mas também,

como uma desvantagem, caso o investigador não tenha uma boa capacidade para ser

objetivo nas suas observações (Aires, 2015).

Numa observação podem ser tiradas notas de campo. Por definição, estas são toda a

escrita acerca do que o investigador ouve, vê, experiencia e pensa ao longo da recolha de

dados. De acordo com Bogdan e Biklen (1994), estas têm duas componentes, uma

descritiva e outra reflexiva.

As partes que são descritivas são, como o nome indica, o relato descritivo das

características do local, das pessoas e dos acontecimentos ao redor do investigador. Ser

descritivo é, também, evitar o uso de palavras abstratas nas notas de campo, devendo,

pelo contrário, ser objetivas e claras, para além de extensas relativamente ao conteúdo. A

parte reflexiva das notas de campo é toda aquela que envolve as emoções e sentimentos

por parte do investigador ou da investigadora, memorandos para o futuro, ideias, palpites

e impressões, bem como correções de erros e incompreensões nas notas de campo. No

fundo, esta reflexão servirá para melhorar o registo dos dados e, portanto, o estudo

(Bogdan & Biklen, 1994).

Por um lado, o uso de notas de campo numa observação tem a vantagem de se poder

captar qualquer informação sob qualquer forma, como uma imagem, uma palavra ou uma

frase que se queira memorizar, pensamentos e memorandos. Tem a desvantagem, por

outro lado, de que o investigador, enquanto escreve as notas de campo, distancia-se mais

do contexto em que se encontra, operando de uma forma menos devotada quanto à sua

participação no trabalho de campo (Bogdan & Biklen, 1994)

O tipo de observação efetuada para os dados recolhidos e colocados neste trabalho, foi a

observação semiestruturada, participativa e foi naturalista dado que ocorreu no ambiente

49

natural do objeto de estudo, com o recurso às notas de campo. Quanto ao grau de

participação, justifica-se o facto de ser participativa tendo o investigador feito parte da

ação de estudo e integrando-se no objeto analisado. As notas de campo feitas foram,

principalmente, reflexivas, para apontar várias perceções do investigador que tenham

surgido ao longo da intervenção, relativamente a respostas, conversas e ideias que os

alunos demonstram ao participar nas aulas e nas entrevistas.

Triangulação

Deve-se ter sempre em consideração que a análise num estudo é propensa, como é natural,

à subjetividade do investigador e ao fator de aleatoriedade do conjunto de participantes

no estudo. Existem, por isso, técnicas que “asseguram a plausibilidade, robustez e

validade dos resultados” das investigações.

Pode-se efetuar uma triangulação de investigadores (ou interna). Nesta é requerida a

abordagem ao tema por parte de mais do que um investigador e, deste modo, ter várias

perspetivas relativamente aos dados recolhidos. Isto permite intersetar os pontos que há

em comum, detetando as coincidências e as divergências entre as informações recolhidas

e reforçando os resultados obtidos (Aires, 2015; Silverman & Marvasti, 2008). Pode-se,

também, recorrer à triangulação de dados, na qual se efetua uma combinação dos

diferentes métodos ou instrumentos de recolha e de análise de dados, tendo a

possibilidade de ter várias maneiras diferentes de abordar o tópico (Aires, 2015;

Silverman & Marvasti, 2008).

Aires (2015) refere outros tipos de triangulação, nomeadamente: a triangulação de fontes,

sendo verificado se as informações obtidas são confirmadas por outra fontes; a

triangulação temporal, averiguando-se o surgimento ou a persistência de novos dados,

relativamente a dados anteriores, ao longo do tempo; a triangulação espacial, analisando-

se eventuais diferenças, num mesmo tipo de estudo, em função do lugar e do contexto

cultural; e a triangulação teórica, na qual se estudam teorias que apresentem resultados

diferentes dos obtidos, visando esclarecer a razão dessas diferenças e chegando a

resultados mais concretos.

Neste trabalho recorre-se à triangulação de dados e à de investigadores. A triangulação

de dados é feita na medida em que foram utilizados vários instrumentos de recolha de

50

dados para dar resposta a cada questão. Para a primeira questão, relativa à relevância que

os alunos dão às aulas de química, utilizam-se, para a recolha de dados, o questionário,

os registos escritos dos alunos e a entrevista. Para as outras duas questões extraem-se

informações através, principalmente dos registos escritos, mas também, da entrevista e

da observação (notas de campo). A triangulação de investigadores é feita através da

análise de dados por diversos investigadores, nomeadamente outros colegas de mestrado

e professores.

Análise de dados

Qualquer estudo requer, não só a escolha dos instrumentos de recolha de dados adequados

ao objeto de estudo, mas também uma análise apropriada dos dados com vista a se

obterem respostas satisfatórias às questões que orientam a investigação.

Para a primeira questão de investigação, relativa à relevância dada às aulas de química,

analisaram-se os dados recolhidos dos questionários, dos documentos escritos e das

entrevistas. Relativamente ao questionário aplicado, para apreciar a validade da escala,

fez-se uma Análise de Componentes Principais (ACP), no âmbito de um projeto do

Programa Nacional de Promoção do Sucesso Escolar (PNPSE), junto de uma amostra de

156 alunos do 7.º, 8º. e 9.º ano de escolaridade. Esta é uma análise que é apropriada

quando o objetivo é reduzir informação contida em diversas variáveis correlacionadas

entre si, parta um menor número de componentes não relacionados (Maroco, 2007). Esta

escala é composta por duas subescalas: posicionamento dos alunos em relação às aulas

física e química; e posicionamento dos alunos em relação à ciência em geral. Cada uma

das subescalas foi analisada separadamente. No caso da física e química, foram analisadas

as 14 variáveis e, no caso da ciência em geral, as 16 variáveis, que compõem cada

subescala. As condições de aplicabilidade desta análise foram verificas: a) as variáveis

admitem tratamento quantitativo e apresentam alguma variabilidade das respostas; b) em

termos de colinearidade, a matriz de correlação das variáveis de cada subescala apresenta

boa qualidade (física e química: K.M.O. = 0,850; ciência em geral: K.M.O. = 0,810) e o

teste de Bartlet permite rejeitar a hipótese de que se trata de uma matriz de identidade

(física e química: χ2(91) = 860,529; p = 0,000; ciência em geral: χ2(66) = 558,039; p =

0,000). Em termos do número de componentes a extrair quer o Método de Kaiser, que

sugere a extração de componentes com um valor próprio superior à unidade, quer o

51

critério da variância explicada, quer o critério de Cattel aconselham a extração de três

componentes, em cada subescala. Na subescala de física e química duas variáveis, e na

de ciência em geral, uma variável, apresentam um valor de comunalidade inferior a 0,5.

Contudo, tendo em conta a seu valor substantivo, optámos por mantê-los na análise.

A análise da consistência interna das três componentes revela uma boa consistência

interna, tendo como tal sido construídas três novas variáveis compósitas para cada uma

das escalas, calculando a média das variáveis que mais pesam em cada componente,

conforme as tabelas em baixo.

52

Quadro 4.1 – Dimensões criadas, relacionadas com as ciências física e química, itens que as

compõem e a respetiva consistência interna, antes e depois da intervenção.

Dimensões Itens que compõem a dimensão Consistência interna das

variáveis (alfa Cronbach)

Gosto pelas

aulas de F.Q.

Q1 – Gosto de aprender F.Q.

Antes da

intervenção

𝛼 = 0,769

Depois da

intervenção

𝛼 = 0,802

Q2 – Gosto de conversar sobre F.Q.

Q3 – Gosto de atividades em aulas de F.Q.

Q4 – Não dou pelo tempo passar ao

realizar atividades de F.Q.

Q5 – Os temas abordados nas aulas de F.Q.

são interessantes.

Q14 – Gosto das aulas de F.Q. porque

aprendo como funcionam as coisas.

Relevância

das aulas de

F.Q.

Q8 – Aprendo coisas úteis e importantes

nas aulas de F.Q.

Antes da

intervenção

𝛼 = 0,701

Depois da

intervenção

𝛼 = 0,718

Q9 – As aulas de F.Q. são importantes para

o raciocínio.

Q10 – As aulas de F.Q. são importantes

para a decisão para a saúde.

Q11 – Aulas de F.Q. são importantes para

a decisão para o ambiente.

Q12 – Uso o conhecimento das aulas de

F.Q. para alertar sobre saúde.

Q13 – Uso o conhecimento das aulas de

F.Q. para alertar sobre ambiente.

53

Quadro 4.2 – Dimensões criadas, relacionadas com as ciências em geral, itens que as compõem e

a respetiva consistência interna, antes e depois da intervenção.

Dimensões Itens que compõem a dimensão Consistência interna das

variáveis (alfa de Cronbach)

Aluno como

agente de

mudança

Q25 – Dou um contributo para a

resolução de problemas da comunidade.

Antes da

intervenção

𝛼 = 0,874

Depois da

intervenção

𝛼 = 0,938

Q26 – Informo a comunidade sobre

problemas da comunidade.

Q28 – O que aprendo nas aulas ajuda-

me a dar um contributo.

Q29 – Procuro informar-me sobre os

problemas locais.

Interesse pela

ciência

Q17 – Vejo ciência na TV.

Antes da

intervenção

𝛼 = 0,828

Depois da

intervenção

𝛼 = 0,816

Q18 – Leio sobre ciência.

Q22 – Gosto mais das disciplinas de

ciências.

Q23 – Aprendo a ser crítico.

Relevância da

ciência

Q19 – Ganho curiosidade acerca do

mundo ao aprender ciência.

Antes da

intervenção

𝛼 = 0,721

Depois da

intervenção

𝛼 = 0,605

Q20 – Todos devemos ter opinião sobre

ciência.

Q21 – Gosto de compreender para que

serve a ciência.

Q27 – Todos os cidadãos devem

participar na comunidade.

54

Em que:

• Gosto pelas aulas de F.Q. – grau de envolvimento nas aulas de ciência, que se traduz

num interesse manifesto pelos temas de física e química e pelo seu empenhamento

nas aulas de física e química.

• Relevância das aulas de F.Q. – grau em que os alunos conseguem dar um sentido

àquilo que aprendem nas aulas de física e química, utilizando esses conhecimentos

em diversas áreas da sua vida, nomeadamente saúde e ambiente.

• Aluno como agente de mudança – grau em que o aluno se mobiliza para transformar

a sociedade, em particular a sua comunidade local.

• Interesse pela ciência – grau de envolvimento com as questões da ciência

• Relevância da ciência – posicionamento do aluno sobre a importância da ciência na

sua vida e na vida da comunidade.

Para todas as análises foi considerado um nível de significância α < 0.05.

Estes índices foram utilizados para avaliar o impacto da intervenção a nível da relevância,

interesse, ativismo social. Para tal, e devido á dimensão reduzida da amostra, utilizou-se

um teste não paramétrico, o teste de Wilcoxon para amostras emparelhadas, com recurso

ao SPSS (versão Statistics 25).

Depois desta análise, procede-se a uma análise de conteúdo dos documentos escritos e

das entrevistas, procurando-se os episódios que estão enquadrados nas dimensões que

emergiram dos dados do questionário. Para a seguinte questão de investigação, relativa

às dificuldades sentidas ao longo desta intervenção, começou-se por analisar os

documentos escritos dos alunos. Para se organizarem os dados, faz-se, primeiramente,

uma breve análise de todas as tarefas elaboradas pelo professor, para se verificar que tipo

de aptidões e conhecimentos eram exigidos e esperados dos alunos em cada questão da

tarefa. Depois, analisando as respostas dos alunos, com a cooperação de outros

investigadores, reformulam-se essas aptidões e conhecimentos esperados, de maneira a

analisar os que são significativos para este trabalho.

Para além disto, foram analisados os dados recolhidos nas entrevistas e as notas de campo,

procurando complementar ou reformular as dimensões criadas a partir dos documentos

escritos. As dimensões encontradas são, então: o domínio do raciocínio, por terem sido

apresentadas dificuldades ao nível da justificações e conclusões; o domínio processual,

por terem sido apresentadas dificuldades ao nível de planificações e representações; e a

55

articulação STEM, pelo que foram verificadas dificuldades provenientes de questões que

articularam alguns dos domínios STEM. Tendo em conta que se alude aos conceitos de

justificação e conclusão, neste trabalho utiliza-se a perspetiva de Jiménezes-Aleixandre e

Díaz de Bustamante (2003) para as definições destes dois conceitos. Deste modo, assume-

se que uma justificação é a “exposição de ideias que legitimam a ligação entre os dados

e a conclusão”, enquanto uma conclusão é a “afirmação ou enunciado cujo mérito se

deseja estabelecer”.

Assim, no quadro (Quadro 4.4) seguinte, apresentam-se as dimensões criadas para esta

questão:

Quadro 4.3 - Dimensões e subdimensões criadas no âmbito da questão investigadora: “Que

dificuldades na aprendizagem da tabela periódica sentem os alunos quando envolvidos numa

abordagem STEM?”.

Dimensões Subdimensões

Domínio do raciocínio • Justificação

• Conclusão

Domínio processual • Planificação

• Representação

Articulação STEM • Conceitos STEM

Para a última questão, respeitante às aprendizagens que os alunos desenvolvem neste

contexto, procedeu-se de forma semelhante que para a questão anterior, das dificuldades.

Ou seja, analisaram-se os dados recolhidos dos documentos escritos, das entrevistas e das

notas de campo, fazendo emergir duas dimensões: o domínio conceptual, pelo que se

verificam as aprendizagens dos vários conceitos de química propostos nas metas

curriculares; e o domínio do raciocínio, visto terem sido verificados raciocínios de várias

ordens, principalmente em respostas a questões que envolviam uma articulação STEM.

O quadro (Quadro 4.5) seguinte mostra as dimensões criadas e as respetivas

subdimensões:

56

Quadro 4.4 - Dimensões e subdimensões criadas no âmbito da questão investigadora: “Que

aprendizagens sobre a tabela periódica desenvolvem os alunos quando envolvidos numa

abordagem STEM?”.

Dimensões Subdimensões

Domínio conceptual

• Reação de metais com a água;

• Reatividade e variação da reatividade;

• Características dos metais e não-

metais;

• Organização e utilidade da tabela

periódica.;

• Formação de iões;

• Conceitos STEM.

Domínio do raciocínio • Argumentos de várias ordens.

57

5 Capítulo 5

Resultados

A apresentação dos resultados visa expor as respostas obtidas às três questões

orientadoras deste trabalho de cariz investigativo, proporcionando o rumo à questão

inicial: quais os efeitos de uma abordagem STEM na aprendizagem da tabela periódica.

Neste capítulo apresentam-se os resultados, orientados segundo o quadro das categorias

de análise apresentado no capítulo anterior (Quadro 4.1). Seguem-se, por isso, três

secções, correspondentes às três questões orientadoras, nomeadamente, que relevância

atribuem os alunos às aulas de química e quais as dificuldades e aprendizagens dos alunos

quando envolvidos neste contexto.

Em cada secção, estão presentes e explicitadas as subsecções referentes às dimensões de

análise inerentes a cada uma e as respetivas subdimensões.

Relevância das aulas de química

A primeira questão deste trabalho de cariz investigativo diz respeito à relevância do

ensino de química aos olhos dos alunos. Como tal, analisaram-se as respostas dos alunos

aos questionários, antes e depois da intervenção, as entrevistas em grupo focado e

algumas respostas nas reflexões elaboradas pelos alunos.

Relação com as ciências

De um modo geral, antes da intervenção (momento T1), os alunos evidenciavam já um

uma relação positiva quanto à física e química e às ciências em geral (Figura 5.1):

58

Figura 5.1 – Média das respostas dos alunos para cada item, antes da intervenção. A linha corresponde à média teórica da escala.

2,132,192,252,252,25

2,692,692,752,75

2,883,123,133,133,133,19

3,373,56

3,693,813,813,883,883,943,943,944,004,064,13

4,444,8

1 2 3 4 5

Q26 - Informo a comunidade sobre problemas locais.Q13 - Uso o conhecimento das aulas de F.Q. para alertar sobre ambiente.

Q12 - Uso o conhecimento das aulas de F.Q. para alertar sobre saúde.Q25 - Dou um contributo para a resolução de problemas da comunidade.

Q29 - Procuro informar-me sobre os problemas locais.Q17 - Vejo programas sobre Ciência na televisão.

Q18 - Gosto de ler revistas e histórias sobre Ciência.Q24 - Gosto de me envolver em assuntos da comunidade.Qi6 - Quando a matéria nas aulas de F.Q. é difícil, desisto.

Q10 - Aulas de F.Q. são importantes para a decisão para a saúde.Q11 - Aulas de F.Q. são importantes para a decisão para o ambiente.

Q22 - Gosto mais das disciplinas de ciências do que as outras.Q23 - Nas aulas de ciências aprendo a ser crítico com notícias sobre ciência.

Q28 - O que aprendo nas aulas ajuda-me a dar um contributo.Q4 - Não dou pelo tempo passar ao realizar atividades de F.Q.

Q19 - Ganho curiosidade acerca do mundo ao aprender sobre Ciência.Qi7 - Quando as atividades de F.Q. são difíceis, pergunto a outros.

Q2 - Gosto de conversar sobre temas relacionados com F.Q.Q5 - Os temas abordados nas aulas de F.Q. são interessantes.

Q8 - Aprendo coisas úteis e importantes nas aulas de F.Q.Q21 - Gosto de compreender para que serve a Ciência.

Q30 - O que aprendo nas aulas ajuda-me a compreender os problemas locais.Q3 - Gosto de atividades em aulas de F.Q.

Q20 - Todos devemos ter opinião sobre Ciência.Q27 - Todos os cidadãos devem participar na comunidade.

Q1 - Gosto de aprender F.Q.Q9 - As aulas de F.Q. são importantes para o raciocínio.

Q14 - Gosto das aulas de F.Q. porque aprendo como funcionam as coisas.Q15 - Conhecimento científico é útil.

Q16 - A ciência é importante para preservar o nosso planeta.

1 - TOTALMENTE NÃO2 - NEM POR ISSO

3 - MAIS OU MENOS4 - EM PARTE, SIM

5 - TOTALMENTE SIM

Momento T1

59

Os alunos mostraram dar, desde logo, importância à ciência para a preservação do nosso

planeta e ao conhecimento científico como sendo útil, denotado pelas médias das

avaliações de 4,8 para o item Q16 e 4,4 para o item Q15, respetivamente. Também o gosto

pelas aulas de física e química, quer por satisfação da curiosidade, quer pelo seu

desenvolvimento pessoal ao nível do raciocínio, é um fator importante para os alunos,

observando os valores altos das médias dos itens Q14, Q9 e Q1 com valores ainda a partir

de 4,0.

Quanto aos pontos cuja concordância foi mais baixa notaram-se o interesse pelos

problemas locais e o desejo de se informar sobre estes e de contribuir para a sua resolução,

aspetos evidenciados pelas respostas com uma avaliação abaixo dos 2,3 dos itens Q26,

Q25 e Q29. Para além desses, os alunos revelaram dar pouca importância às aulas de

física e química como ferramenta para alertar a comunidade sobre a saúde e o ambiente

e à leitura e visualização de programas de televisão sobre tópicos relacionados com a

ciência, associados às questões Q13, Q12, Q17 e Q18, respetivamente.

Após a intervenção (momento T2), as respostas dos alunos mostraram uma perspetiva

quanto às aulas de física e química e à ciência parecida à anterior (Figura 5.2):

60

Figura 5.2 – Média das respostas dos alunos para cada item, depois da intervenção. A linha corresponde à média teórica da escala.

2,312,44

2,632,672,692,752,752,81

2,943,06

3,313,313,383,443,503,53

3,693,69

3,873,883,944,004,064,064,13

4,254,254,25

4,564,63

1 2 3 4 5

Q26 - Informo a comunidade sobre problemas locais.Q25 - Dou um contributo para a resolução de problemas da comunidade.

Q29 - Procuro informar-me sobre os problemas locais.Q18 - Gosto de ler revistas e histórias sobre Ciência.

Q17 - Vejo programas sobre Ciência na televisão.Q13 - Uso o conhecimento das aulas de F.Q. para alertar sobre ambiente.

Q12 - Uso o conhecimento das aulas de F.Q. para alertar sobre saúde.Q28 - O que aprendo nas aulas ajuda-me a dar um contributo.

Q24 - Gosto de me envolver em assuntos da comunidade.Q22 - Gosto mais das disciplinas de ciências do que as outras.Q4 - Não dou pelo tempo passar ao realizar atividades de F.Q.

Q11 - Aulas de F.Q. são importantes para a decisão para o ambiente.Qi7 - Quando as atividades de F.Q. são difíceis, pergunto a outros.Q10 - Aulas de F.Q. são importantes para a decisão para a saúde.

Q30 - O que aprendo nas aulas ajuda-me a compreender os problemas locais.Qi6 - Quando a matéria nas aulas de F.Q. é difícil, desisto.

Q23 - Nas aulas de ciências aprendo a ser crítico com notícias sobre ciência.Q27 - Todos os cidadãos devem participar na comunidade.

Q2 - Gosto de conversar sobre temas relacionados com F.Q.Q19 - Ganho curiosidade acerca do mundo ao aprender sobre Ciência.

Q9 - As aulas de F.Q. são importantes para o raciocínio.Q21 - Gosto de compreender para que serve a Ciência.

Q20 - Todos devemos ter opinião sobre Ciência.Q5 - Os temas abordados nas aulas de F.Q. são interessantes.

Q8 - Aprendo coisas úteis e importantes nas aulas de F.Q.Q1 - Gosto de aprender F.Q.

Q3 - Gosto de atividades em aulas de F.Q.Q14 - Gosto das aulas de F.Q. porque aprendo como funcionam as coisas.

Q16 - Ciência é importante para preservar o nosso planeta.Q15 - Conhecimento científico é útil.

1 - TOTALMENTE NÃO2 - NEM POR ISSO

3 - MAIS OU MENOS4 - EM PARTE, SIM

5 - TOTALMENTE SIM

Momento T2

61

Após a intervenção dois campos subiram o patamar: o gosto por atividades de F.Q. e a

utilidade das aulas de F.Q., pelo que antes, ocupavam estas posições a importância da

F.Q. para o raciocínio e a participação de todos na comunidade.

Estes tópicos mantiveram-se com os menores valores da escala, sendo que o interesse por

alertar sobre o ambiente e a saúde desceu após a intervenção, tendo subido o interesse

mais intrínseco de ler e ver TV sobre ciência. Note-se que, embora as questões

mantenham, aproximadamente, as mesmas posições nos gráficos, subiram ligeiramente

os valores, de um modo geral.

Análise de Componentes Principais (ACP)

Para estudar as respostas mais rigorosamente, procedeu-se a uma Análise de

Componentes Principais (ACP). A partir dos itens, e partindo do pressuposto que as

questões Q1 à Q14 dizem respeito às ciências física e química e as restantes às ciências

em geral, emergiram, com um estudo do Coeficiente Alfa de Cronbach, seis componentes

distintas. Uma, contudo, foi retirada por, no caso da turma abordada, apresentar um

demasiado baixo valor do Alfa de Cronbach (α = 0.347), componente formada pelas

questões Q6 e Q7. Para além disso, não se tiveram em consideração as questões Q15,

Q16, Q24 e Q30, questões relativas à ciência em geral, por apresentarem um baixo nível

de coeficiente de variação e um elevado coeficiente de simetria e achatamento, quebrando

os pressupostos de normalidade. Nas restantes questões há uma aproximação à

normalidade que se considerou aceitável.

Nos resultados obtidos em relação à comparação entre as médias obtidas em cada uma

destas dimensões, antes e depois da intervenção, pôde-se observar alguma variação

(Quadro 5.3):

62

Quadro 5.1 – Valores das médias de cada dimensão antes e depois da intervenção, com o respetivo

desvio padrão.

Dimensão Momento Média Desvio

padrão

Gosto pelas aulas de F.Q. Antes (T1) 3,79 0,53

Depois (T2) 4,00 0,43

Relevância das aulas de F.Q. Antes (T1) 3,05 0,62

Depois (T2) 3,39 0,54

Aluno como agente ativo Antes (T1) 2,44 0,96

Depois (T2) 2,59 1,09

Interesse pela ciência em geral Antes (T1) 2,90 0,89

Depois (T2) 3,03 0,87

Relevância da ciência Antes (T1) 3,78 0,75

Depois (T2) 3,91 0,69

De um modo geral, as respostas tornaram-se relativamente mais positivas.

Para se averiguar se estas variações foram, de facto, significativas, realizou-se um teste

não paramétrico de Wilcoxon. A hipótese inicial, 𝐻0, foi assumida para todos os casos

como:

H0: MédiaDimensão XT1 = MédiaDimensão X

T2

Os resultados obtidos mostraram que apenas a dimensão da relevância das aulas de física

e química têm uma variação significativa, apresentando um valor de σ = 0,045 (α = 0,05).

O gosto pelas aulas de física e química mostraram um valor de σ = 0,054, pelo que,

embora não seja aceite como uma variação significativa, apresenta um resultado que é

próximo do que a permite ser aceite. O quadro 5.4 mostra os valores obtidos para cada

dimensão:

63

Quadro 5.2 – Resultados do teste não paramétrico de Wilcoxon. Valor considerado para

probabilidade de significância α = 0,05.

Dimensão Hipótese inicial 𝐇𝟎 (M = Média) σ Decisão

Gosto pelas

aulas de F.Q. M𝐺𝑜𝑠𝑡𝑜𝐹𝑄

T1 = M𝐺𝑜𝑠𝑡𝑜𝐹𝑄T2 0,054 Não rejeitada H0

Relevância das

aulas de F.Q. M𝑅𝑒𝑙𝑒𝑣â𝑛𝑐𝑖𝑎𝐹𝑄

T1 = M𝑅𝑒𝑙𝑒𝑣â𝑛𝑐𝑖𝑎𝐹𝑄T2 0,045 Rejeitada H0

Aluno como

agente ativo M𝐴𝑙𝑢𝑛𝑜𝐴𝑡𝑖𝑣𝑜

T1 = M𝐴𝑙𝑢𝑛𝑜𝐴𝑡𝑖𝑣𝑜T2 0,438 Não rejeitada H0

Interesse pela

ciência em geral M𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑒𝑠𝑠𝑒𝐶𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎

T1 = M𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑒𝑠𝑠𝑒𝐶𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎T2 0,192 Não rejeitada H0

Relevância da

ciência M𝑅𝑒𝑙𝑒𝑣â𝑛𝑐𝑖𝑎𝐶𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎

T1 = M𝑅𝑒𝑙𝑒𝑣â𝑛𝑐𝑖𝑎𝐶𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎T2 0,305 Não rejeitada H0

Na entrevista, os alunos referiram que os contextos tiveram alguns benefícios na

aprendizagem dos tópicos relativos à tabela periódica:

Prof.: “Como é que os contextos das baterias dos telemóveis, das pedras da

calçada, da água da torneira e das lâmpadas e flashes e a construção da tabela

periódica contribuíram para vos ajudar a justificar a reatividade dos elementos

estudados?”

A3: “Coisas do nosso dia a dia ajudou, dá-nos mais interesse.”

(…)

Prof.: “(…) e para tornar os conceitos científicos mais relevantes?”

A4: “É diferente com contextos.”

A5: “Ficamos mais familiarizados com o assunto.”

A7: “Sabemos que é um assunto do dia a dia, temos mais curiosidade em saber

porquê. Se fosse só a matéria não íamos ter muito interesse.”

(Entrevista em grupo focado, turno 2)

Na mesma entrevista, os alunos identificaram os quatro domínios que se incluíram no

conjunto das tarefas. Quanto a esta articulação (articulação STEM), os alunos também

referiram aspetos positivos:

Prof.: “E de que forma é que acham que esta articulação facilitou ou dificultou

a aprendizagem?”

A3: “Traz-nos mais interesse do que trabalhar só pelo manual.”

A7: “Uma coisa interessante desperta curiosidade.”

64

A5: “Quem tenha mais dificuldade na área, misturando ajuda a superar as

dificuldades. Ajudou a aprender a química e o resto.”

(…)

Prof.: “Que relevância atribuem à STEM para a aprendizagem da tabela

periódica?”

A3: “São exemplos onde os átomos existem. É relevante.”


Nas reflexões dos alunos, alguns apelam ao gosto pela aula devido à utilização de

tecnologia, por exemplo:

(Registos escritos dos alunos, tarefa 2 – reflexão, A7)

O aluno aludiu à “liberdade de usar o (…) telemóvel para pesquisar (…) informações”

como argumento para o seu gosto pela aula. Outro exemplo, relativo à tarefa três, é o

seguinte:

(Registos escritos dos alunos, tarefa 3 – reflexão, A4)

Sendo que a utilização da tecnologia de vídeo também influenciou o gosto dos alunos

pela aula.

65

Dificuldades dos alunos

Ao longo da realização das tarefas os alunos sentiram várias dificuldades. Através da

análise dos dados recolhidos observaram-se, como explicitado no Quadro 4.1,

dificuldades provenientes do domínio do raciocínio, nomeadamente, na capacidade de

elaborar justificações e conclusões. Também se notaram dificuldades que dizem respeito

ao domínio processual, neste caso, a capacidade de produzir planificações e o uso de

representações, como as equações químicas e as distribuições eletrónicas. Para além

destas, foram reveladas dificuldades provenientes diretamente da existência de uma

articulação STEM.

Domínio do raciocínio (justificação e conclusão)

As dificuldades de raciocínio apresentadas pelos alunos foram principalmente observadas

a partir dos registos escritos. Para além destes, são usadas as respostas dos alunos ao longo

das entrevistas como evidencias para estas dificuldades.

Nas cinco tarefas foram observadas dificuldades consideráveis no domínio do raciocínio

por grande parte dos alunos, embora em alguns casos mais acentuadas que em outros.

Primeiramente, discutem-se as dificuldades nas justificações relacionadas com os

conceitos principais que estiveram presentes nestas tarefas: a reatividade de alguns

elementos e fatores que influenciam a sua variação.

Ora, o raciocínio dos alunos para justificar a reatividade foi, de certa forma, variado.

Alguns alunos, ao serem introduzidos pela primeira vez ao conceito, na primeira tarefa,

não foram capazes de focar nos pontos principais quanto à justificação da reatividade. Por

exemplo:

(Registos escritos dos alunos, tarefa 1 – questão 1 da parte 2, aluno A10)

Nesta questão era pedido que os alunos explicassem a reatividade dos metais alcalinos. O

aluno, de facto, respondeu algo que não está incorreto, mas não aludiu à configuração

eletrónica do elemento, que faz parte da razão para a perda de “um eletrão” e não de um

66

outro número qualquer. Nesta tarefa ainda não era esperado que os alunos remetessem à

tendência de os elementos reagirem de forma a completarem a sua última camada. No

entanto, foi discutido e era esperado que referissem o facto destes metais terem apenas

um eletrão de valência ou à configuração eletrónica cujo último número era “1”, para

justificar a resposta a esta questão.

A seguinte resposta também indica algumas dificuldades no mesmo sentido:


Este aluno não distinguiu a doação (“perda) de “1 eletrão” da de “mais que 1 eletrão”,

revelando uma ligeiramente maior falta de compreensão sobre a reatividade do que o

aluno anterior, por afirmar que estes metais têm tendência perder mais do que um eletrão.

Na tarefa dois, relativamente ao conceito de reatividade, notou-se uma particularidade. A

maior parte dos alunos, aos lhes ser pedido que justificassem a reatividade dos elementos

do grupo dois em estudo, fez uma comparação com os elementos do grupo um. Note-se

que as questões eram semelhantes nas tarefas um e dois. Na tarefa um a questão era

“Expliquem aos engenhocas a que se deve a elevada reatividade dos elementos lítio (Li),

sódio (Na) e potássio (K)”, enquanto na tarefa dois era “Expliquem a reatividade dos

elementos estudados.

As respostas à questão da tarefa 1 foram completamente direcionadas para a facilidade de

os elementos perderem um eletrão, enquanto nas da tarefa 2, algumas das respostas foram

como o exemplo que se segue (mais completo relativamente a outras):

(Registos escritos dos alunos, tarefa 2 – questão 8, aluno A14)

67

Na justificação da reatividade, os alunos sentiram a necessidade de fazer a comparação

dos metais alcalinoterrosos em estudo com os metais alcalinos, estudados na aula anterior.

Referiram, então, que estes elementos são menos reativos que os do grupo um, embora

sejam “reativos na mesma porque têm tendência a perder eletrões”. No entanto, não

justificaram a razão para essa tendência, isto é, para completar a sua camada de valência.

Note-se, ainda, a comparação entre os dois elementos em estudo, cálcio e magnésio. Esta

comparação foi feita por diversos outros alunos. Por exemplo:

(Registos escritos dos alunos [com a questão], tarefa 2 – questão 8, aluno A3)

E:

(Registos escritos dos alunos [com a questão], tarefa 2 – questão 8, aluno A2)

Antes de mais, note-se que, para além destes dois alunos, muitos alunos não aludiram à

distribuição eletrónica dos elementos para justificar a sua resposta, como foi feito para os

elementos do grupo um. Tal como os alunos tiveram dificuldade em explicar a reatividade

dos elementos do grupo dois sem mencionar, como termo de comparação, os do grupo

um, também não se sentiram confortáveis em utilizar uma configuração eletrónica cujo

último número (correspondente ao número de eletrões de valência do elemento) fosse o

número “2” para justificá-la, ao contrário do que fizeram para os anteriores.

Para além do mais, na entrevista, ao ser questionada a dificuldade em aprender sobre a

reatividade, alguns alunos referiram a dificuldade em interpretar as questões:

Prof.: “Que dificuldades sentiram em aprender sobre a reatividade dos

elementos?”

A11: “Na interpretação das perguntas.”

68

A10: “A forma como estavam estruturadas dificultava a interpretação. Mas a

explicação do professor ajudava a perceber a pergunta.”

A14: “As perguntas eram pouco diretas.”


É pertinente e compreensível o que os alunos disseram. As tarefas com essas questões

foram elaboradas segundo uma estratégia de ensino inquiry, o que naturalmente leva a

que as questões sejam “pouco diretas”. Como é notado nos exemplos anteriores, se a

questão não for bem colocada, pode levar os alunos a responderem a mais do que era

esperado ou apresentam uma resposta que segue um rumo desadequadamente distanciado

do pretendido.

Para além disso, após a análise da seguinte resposta:


É notável que este aluno faz referência ao que aprendeu anteriormente, mostrando uma

generalização dos seus conhecimentos. Esta resposta reforça ainda que, de facto, foram

discutidos em turma os conteúdos abordados na tarefa um.

Na tarefa três alguns alunos mostraram, ainda, dificuldade em apresentar uma justificação

verdadeiramente completa em relação à reatividade dos halogénios. Um exemplo é o

seguinte:


O que demonstra que o aluno percebeu que existe uma “facilidade em ganharem eletrões”,

não aludindo, no entanto, à justificação para tal, relativa ao número de eletrões de valência

ser sete e à tendência para preencher a última camada com um eletrão captado.

Houve respostas um bocado mais completas, mas que ainda apresentaram algumas falhas,

por exemplo:

69


Este aluno exibiu ter percebido o porquê de ter tendência “em ganhar 1 eletrão”, sendo

“devido aos 7 eletrões de valência”. Contudo, apresentou dois pequenos problemas: não

alude explicitamente ao preenchimento total da camada de valência, com oito eletrões; e

afirma “facilidade em ganhar 1 eletrão”, quando o mais correto seria dizer que por ter

apenas de ganhar um eletrão para completar a sua camada, tem muita facilidade em captá-

lo.

Houve bastantes alunos a não aludir à configuração eletrónica do elemento, mesmo tendo

sido pedido na questão anterior para o escreverem, por motivos de orientação. Este

fenómeno pode ter ocorrido pela passagem do vídeo, que continha alguma informação

sobre a reatividade do flúor e na qual, talvez, os alunos se tenham baseado mais.

Quanto à tarefa quatro, que abordava os gases nobres, elementos do grupo 18,

observaram-se menos dificuldades nas justificações que envolvem conhecimentos sobre

o conceito de reatividade, sendo que nenhum aluno apresenta propriamente dificuldade

em perceber que estes não são reativos por terem a última camada preenchida.

Voltando à primeira tarefa, e percorrendo, novamente, as tarefas dois e três. Analisem-se

agora as dificuldades, não da compreensão do conceito de reatividade, mas de como esta

varia em cada elemento, nomeadamente, a variação ao longo do grupo.

De seguida, apresenta-se uma resposta na primeira tarefa que demonstra dificuldades na

justificação deste conceito:


O aluno apresentou uma resposta que determina corretamente de que forma varia a

reatividade, mas que não o justifica de uma forma abrangente. Pois, para além de não ter

70

referido que “os eletrões” se tratam de eletrões de valência, não falou em níveis de energia

sucessivamente mais distantes do núcleo nem da configuração eletrónica que o

representaria.

Num caso contrário, apresentaram-se respostas como à do seguinte exemplo:


Este aluno apresentou os níveis de energia, mas deixou a sua justificação pouco explícita,

pois não explicita a relação entre a reatividade e a distância ao núcleo dos eletrões de

valência apresentada na sua representação.

Na tarefa dois, os alunos continuaram com dificuldades em apresentar uma justificação

da variação da reatividade que abrangesse suficiente conhecimento científico. Por

exemplo:


Embora o aluno tenha produzido uma resposta extensa, que alude, para além do raio

atómico, à variação relativamente à posição do elemento na tabela periódica, não remeteu

aos níveis de energia, representação crucial para determinar o raio atómico e, por

conseguinte, a distância dos eletrões de valência ao núcleo. O aluno demonstrou, assim,

71

não fazer uso dos conhecimentos científicos devidos para a justificação da variação da

reatividade ao longo do grupo dois.

Quanto à tarefa três, continuaram a verificar-se algumas dificuldades ou, como

possibilidade, omissões do verdadeiro conhecimento dos alunos. Um aluno apresentou a

seguinte resposta:


Apesar de ter demonstrado na tarefa anterior ter apreendido algumas noções de variação

da reatividade, nesta resposta, o aluno não foi capaz de relacionar os seus conhecimentos.

Já que no caso das tarefas anteriores, os elementos tinham tendência a doar os seus

eletrões de valência, por estarem em excesso relativamente ao estado de maior equilíbrio,

enquanto o flúor, trabalhado na tarefa correspondente a esta resposta, requer o oposto:

captar um eletrão. Como tal, a variação da reatividade ao longo do grupo 17 requer um

raciocínio inverso do que se teve para os elementos ao longo dos grupos um e dois,

dificultando a compreensão e, consequentemente, a justificação por parte do aluno.

Alguns alunos apresentam respostas mais completas, mas ainda apresentam dificuldades,

como por exemplo:


Ou seja, uma resposta em que o aluno não teve em conta ou não explicitou o conceito de

raio atómico como sinónimo de distância dos eletrões de valência ao núcleo, nem remete

à configuração eletrónica para evidenciar essa distância. Para além disso, não relaciona o

que acontece ao longo do grupo. Embora tenha referido “nível de energia”, associa essa

expressão à “maior (…) camada dos eletrões”, não esclarecendo que a importância do

72

fenómeno se encontra na distância ao núcleo e não no tamanho da camada. Note-se, no

entanto, que possivelmente tivesse sido isso mesmo que queria transmitir.

Observaram-se, por outro lado, respostas que mostram uma maior compreensão ou, pelo

menos, uma compreensão mais abrangente do tópico, por exemplo:


Este aluno demonstrou uma boa compreensão de todo o processo para a ocorrência do

fenómeno da variação da reatividade. Contudo, não apresenta uma justificação totalmente

completa por não esclarecer a razão de haver eletrões de valência “mais perto do núcleo”,

nem apresenta uma boa sequência lógica de articulação das frases, não permitindo

construir uma resposta lógica. Isto é, não refere a configuração eletrónica de cada um dos

elementos – flúor e cloro – para justificar essa variação do raio atómico e, por sua vez, a

tal “distância ao núcleo” que aborda corretamente.

No final da intervenção, ao longo da entrevista, foi pedido aos alunos que representassem,

com desenhos coisas que tenham aprendido sobre a reatividade e a variação da mesma.

Um dos alunos apresentou um raciocínio adequado, mas apenas em casos particulares:

(Entrevista em grupo focado, turno 1, aluno A12)

73

Este aluno mostrou a relação entre número de níveis e distância da última camada ao

núcleo. Contudo, omitiu o facto de os eletrões se encontrarem na última camada e aplica

um raciocínio que só está certo quando aplicado aos elementos com poucos eletrões de

valência, isto é, dos grupos um e dois, neste caso. Pois, no caso dos elementos do grupo

dezassete, por exemplo, o raciocínio seria invertido.

Para além dos erros apresentados anteriormente, diretamente relacionados com a

compreensão dos conceitos de reatividade e da sua variação, foi identificado que os

alunos tiveram dificuldade em justificar algumas das suas respostas, por um lado, por não

conseguirem interpretar nem usar corretamente conceitos científicos associados ao

mundo submicroscópico e às suas ocorrências, por outro, por não conhecerem ou não

saberem utilizar a terminologia científica adequada.

Alguns alunos mostraram erros de compreensão, na primeira tarefa, sobre a constituição

dos átomos e o que os define, bem como do que sucede em reações químicas. Por

exemplo:


Para explicar o caráter químico da solução resultante (alcalina), o aluno referiu-se aos

hidróxidos que se produziram na reação dos metais alcalinos com a água. Na aula foi

consensual, durante a discussão em turma, a existência dos hidróxidos como produtos e

dos metais alcalinos como reagentes. Foi notável como este aluno percecionou esses

factos, mas revelou uma compreensão errada quanto ao comportamento dos elementos

químicos em reações químicas. Outros dois (escreveram uma resposta igual por se

sentarem um ao lado do outro), na mesma tarefa, escreveram:


Referindo-se à mesma reação, na qual, mais detalhadamente, os metais se tornam iões

catiões e se ligam ao grupo funcional hidroxilo. Esta expressão “metais possuem ião

74

negativo”, para além de que poderia ser mais coerente se referisse ião “positivo” em vez

de “negativo”, remete a uma confusão semelhante à anterior.

Isto é, quer o aluno A5, quer o A9, aludem vagamente ao que sucede, mas demonstram

uma compreensão equivocada. Embora se tenham referido a momentos diferentes da

reação, ambos os alunos mostraram pensar que o processo se dá por meio de um elemento

possuir já o que será o resultado de uma reação, em vez de ser um processo de

transformação do próprio elemento, ao nível subatómico.

Para além disso, houve alguns alunos que confundiram, nesta reação, a função da solução

de fenolftaleína. Por exemplo:


Sendo que a fenolftaleína foi usada apenas como indicador de mudança de caráter

químico da solução, foi discutido em turma, ao longo da aula, este facto. No entanto, este

aluno apresenta, na sua resposta, confusão relativamente a isso, referindo erradamente

que a fenolftaleína é a causa dos elementos se tornarem básicos.

Note-se, no entanto, que os exemplos anteriores dizem respeito à primeira tarefa, na qual

os alunos estariam ainda, decerto, numa situação de familiarização inicial com estes

novos conceitos científicos e com noções submicroscópicas relativas a reações químicas

e a estes elementos em específico (metais alcalinos), solicitadoras de uma considerável

capacidade de abstração.

Ainda assim, surgiram respostas com incorreções quanto a este tópico, na terceira tarefa,

na qual os alunos já deveriam estar mais familiarizados e aptos:


75

O aluno demonstrou algumas noções vagas relativamente ao conceito de reatividade.

Contudo, refere, erradamente, que o flúor tem tendência a ganhar dois eletrões (em vez

de um) e, de seguida, faz referência aos metais alcalinos, para justificar essa ideia. Face

ao que foi feito nesse momento da aula – uma discussão em turma sobre a reatividade do

flúor – o aluno mostrou ter percecionado partes do que foi referido, embora pretendesse

referir “perder” um eletrão, em vez de “ganhar” para o exemplo que queria usar. Deste

modo, apresentou, também, dificuldades em perceber o que acontece, ao nível

submicroscópico, com os eletrões e as camadas às quais pertencem. É de realçar, ainda,

a escrita da expressão “por exemplo” que evidencia alguma falta de compreensão sobre

tendência para os elementos se estabilizarem ao ficarem com a camada de valência

totalmente preenchida.

Outro conceito científico que provocou alguma dificuldade, ou falta de compreensão, foi

a distância da camada ao núcleo. A distância ao núcleo foi confundida com o tamanho da

camada. Por exemplo:


Tal como já apareceu numa resposta apresentada anteriormente (Registos escritos dos

alunos, tarefa 3 – questão 5, aluno A10) nas dificuldades em justificar a variação da

reatividade, a resposta deste aluno revela falta de compreensão do que influência a

facilidade do flúor, neste caso, captar um eletrão. O aluno refere “camada (…) pequena”

e “camada maior” como termos que pretendem fazer referência a uma camada mais

próxima do núcleo e mais afastada, respetivamente.

Outras dificuldades nas justificações estiveram associadas à incapacidade de usar termos

apropriados, isto é, de usar uma terminologia científica, bem como de confundir alguns

76

dos constituintes da estrutura atómica e subatómica, estorvando a exposição da

compreensão do aluno e dificultando o acompanhamento da linha de pensamento, por

parte de quem lê. Embora se note, na maioria dos casos, uma resposta que é

implicitamente correta. É um exemplo, presente na tarefa três:


Na questão era pedido que os alunos justificassem a razão dos gases nobres, abordados

na tarefa quatro, serem usados nas respetivas tecnologias. Nesta resposta o aluno visou

responder corretamente, identificando que ser um gás que é “estável”, que “praticamente

não reage” e que tem “o último nível de energia completo” são características que, de

facto, o justificam. Contudo, ao tentar explicar o que implica ter o último nível de energia

completo ao nível subatómico, não empregou os termos mais adequados (fragilidade,

perder eletrão e em ganhar) e deixou a frase pouco explícita. Apresentou, para além de

falta de vocabulário necessário à justificação completa do conceito científico, falta de

confiança quanto aos seus conhecimentos.

Este facto é demarcado pelos próprios alunos durante a entrevista (embora o aluno A14

tenha apresentado ótimas respostas, completas):

Prof.: “Então e que dificuldades sentiram em explicar que influência têm os

eletrões de valência na reatividade de um elemento?”

A14: “Não encontrar as palavras certas.”

A15: “Ya, às vezes não sabia que palavras usar.”


Outro aluno, perante uma situação semelhante (de falta de vocabulário), opta por omitir

a terminologia científica necessária, que desconhece ou não se recorda:

77


O aluno referiu o que queria dizer, quanto à grande reatividade do flúor, mas nunca

usando o conceito de “camada preenchida”, apresentando uma ideia vaga do que se trata

o “completar o 8”. A tarefa três foi feita pelos alunos depois de uma pausa do período

letivo que se seguiram depois das tarefas um e dois, nas quais os alunos teriam ganho

algum vocabulário científico. Este fator pode justificar a falta de terminologia científica

usada pelo aluno A3, nesta resposta.

Mesmo após quatro tarefas, houve um aluno que apresentou não saber que termo utilizar:


Pretendendo referir-se ao termo “camada”, o aluno referiu “casa”, admitindo que sabia

que não estava a empregar a terminologia científica adequada, explicitado pelo uso de

aspas. Apresenta, contudo, um pensamento que se considera correto.

Para além da falta de terminologia, verificaram-se algumas respostas cuja terminologia é

usada, mas de uma forma que não correta. Uma delas é a seguinte:

78


Tendo demonstrado alguma dificuldade em emergir no mundo submicroscópico para

diferenciar o cálcio como elemento que possui um núcleo e o próprio núcleo. Ainda

assim, distinga-se o que pode ser um erro de falta de compreensão ou apenas um erro de

distração, visto que o aluno A14 demonstra conhecimento no tópico em outras questões

da tarefa.

Em contrapartida, alguns alunos utilizaram, não por distração, uma terminologia

científica incorreta para se referir às diferentes intensidades observadas nas reações dos

metais com a água. Por exemplo:

(Registos escritos dos alunos, tarefa 1 – questão 1 parte 2, aluno A6)

Note-se o uso tendencial da palavra “velocidade” para aludir à intensidade das reações do

lítio, sódio e potássio com a água. O aluno apresentou, embora discutido em turma o

termo que devia ser usado (intensidade ou violência, por exemplo), um termo que não é

correto, pois a velocidade de reação não é o mesmo que a tendência ou a facilidade para

a mesma acontecer.

Outra resposta que evidenciou uma dificuldade de justificação da mesma natureza foi a

seguinte:

79


O aluno apresenta uma ideia aceitável para explicar a organização da tabela periódica,

porém, escreveu a expressão “apresenta o nível de camadas” pretendendo-se referir,

presumivelmente, ao “número de camadas” ou o “nível da camada de valência”. Isto

mostrou alguma falta de capacidade de usar a terminologia científica de uma forma

correta.

Algumas justificações, embora não tenham tido nenhum erro ao nível conceptual e

tenham usado uma terminologia científica adequada, apresentaram dificuldades no

estabelecimento de relações. Ou seja, o aluno mostrou uma compreensão um algo

desorganizada do seu adequado conhecimento científico, exibindo dificuldades na

justificação da sua resposta. Um exemplo que ilustra esse facto é o seguinte:


O aluno que escreveu esta resposta referiu-se ao flúor, elemento com tendência a ganhar

um eletrão. Embora a ideia que quis transmitir esteja certa, o aluno não teve noção da

interdependência dos conceitos que usou. Isto é, afirmou corretamente a “facilidade em

ganhar [um eletrão]” para completar a sua camada de valência, contudo, afirmou de

seguida “e quando ganham [o eletrão] tem muita reatividade”. Ora, tal afirmação mostrou

a falta de compreensão relativamente ao funcionamento sequencial dos conceitos de

facilidade em captar um eletrão e de reatividade do elemento. Tal como a seguinte

resposta:

80


Na qual o aluno demonstrou, igualmente, essas faltas de noção. O aluno A9, ao escrever,

a conjunção coordenativa “e” entre as duas orações, mostrou não perceber que o facto de

o elemento ter “o último nível completo” é o que causa o mesmo não “ganhar[r] eletrões”.

Outro exemplo, na mesma tarefa, de uma resposta com incorreções da mesma natureza

foi a seguinte:


Embora tenha sido dada uma resposta que mostra uma boa compreensão da baixa

reatividade dos gases nobres, este aluno usou o termo “gás nobre” para justificar o facto

de os gases serem inertes. Este raciocínio apresentou-se, então, redundante pela origem

desses dois termos ser a mesma.

Até agora, no domínio do raciocínio, foram apresentadas as dificuldades em justificar as

respostas. Apresentam-se, agora, exemplos de respostas que exibem dificuldades ao nível

do raciocínio por apresentarem conclusões confusas. Nomeadamente, por se mostrarem

confusas, serem incoerentes, conterem falhas no estabelecimento de relações,

apresentarem um raciocínio invertido ou evidenciarem falta de finalização.

Este é um deles, retirado da tarefa dois, demonstrando incoerência ao longo da resposta:

81


O aluno lançou a sua resposta referindo o que considerava que era correto, mas não

suportou a sua afirmação com coerência. Começou por referir a “facilidade em perder um

eletrão” (onde deveria referir “dois”, em vez de “um”) e, de seguida, concluiu com “e o

raio atómico é maior”, sugerindo uma ligação descontextualizada entre os conceitos

usados.

Outra resposta na mesma tarefa e, portanto, com um suposto nível de conhecimento

semelhante, que apresenta incoerência é a deste aluno:


Nesta questão era pedido que os alunos justificassem a variação da reatividade dos

elementos do grupo dois ao longo do grupo. O aluno referiu primeiro que “quanto maior

o período dos elementos (…) maior é a sua reação”. Esta frase não está errada, no entanto,

refere a seguir “…e mais difícil de a mesma acontecer”, o que é incompatível por si só.

De seguida, aludiu aos eletrões de valência e à “necessidade de os perder”, parecendo ter

referido que ao longo do grupo (isto é, com um “período” maior, aludindo às palavras do

aluno) os elementos têm “mais eletrões de valência”. Em suma, esta resposta apresenta

uma grande descoordenação entre as afirmações, prejudicando fortemente a justificação.

Na tarefa um foram notadas várias conclusões com falta de finalização, ou seja,

conclusões que parecem não estar concluídas. Por exemplo:


Respondendo à questão um da parte dois da primeira tarefa, que se destinava à explicação

da elevada reatividade dos metais alcalinos, o aluno começa por referir o facto de terem

todos “o mesmo eletrão de valência” que, assumindo que queria mencionar “o mesmo

82

número de”, é adequado ao início desta justificação. De seguida, descreve sucintamente

o fenómeno de ligação, ao mencionar o facto de o elemento ser neutro antes de se ligar

“a outras substâncias” e de, no momento da ligação “perderem os eletrões”. No entanto,

em nenhum momento refere a facilidade dessa “perda” (ou doação, mais corretamente),

ponto crucial para justificar a reatividade. Ora, o aluno, não mencionando conceitos que

se sustentem nem rematando a sua resposta, mostrou incapacidade para elaborar uma

conclusão.

Mais um exemplo deste tipo de conclusão “não encerrada”, encontra-se numa resposta a

outra questão desta tarefa:


Nesta questão era pedido que explicassem o caráter químico da solução resultante (reação

dos metais alcalinos com a água). Ou seja, o pretendido era identificar o caráter

básico/alcalino da solução resultante e explicar que isso se devia aos produtos da reação

serem hidróxidos, substâncias básicas. Compare-se à resposta do aluno. Começa por

referir corretamente o uso da fenolftaleína como indicador “para mostrar (…) se a solução

é básica ou ácida”. Refere a formação dos hidróxidos, mas não conclui a sua resposta,

deixando em aberto a sua posição quanto à solução resultante ser ácida ou básica, após

ter feito uma robusta preparação para esta conclusão.

Em a tarefa cinco apresente uma estrutura diferente, também nesta foi verificada uma

dificuldade em concluir, ao ser pedido que explicassem como estava organizada a tabela

periódica:

83


O aluno referiu alguns dos fatores pelos quais a tabela periódica se organiza, contudo,

para além de não interligar as ideias nem abordar separadamente os grupos e os períodos

não mostra uma nota conclusiva que permita responder à questão.

Falhas no estabelecimento de relações também levaram à existência de conclusões

imprecisas. Considere-se a seguinte resposta à questão que pedia que explicassem a

reatividade do flúor, elemento do grupo 17:


Como é constatado, o aluno apresentou uma falha de raciocínio que o levou a elaborar

uma conclusão que não era correta. Pois refere, no fundo, que a elevada reatividade do

flúor se dá “quando recebe um eletrão”, quando estes dois fatores estão intrinsecamente

ligados: o facto de receber um eletrão é a razão de reagir muito.

Na última tarefa também se verificaram conclusões com falhas como a apresentada

anteriormente. Por exemplo:


Pois o aluno refere de duas maneiras, erradamente assumidas não relacionadas, a baixa

reatividade do gás. Deste modo, a resposta do aluno mostrou uma lacuna ao concluir que

o árgon é “um gás inerte e (…) tem o último nível de energia completo”, visto que ao ter

usado o “e” não mostrou perceber a interdependência entre as duas afirmações.

Ao nível do domínio do raciocínio apresentaram-se as dificuldades mais relevantes. De

seguida apresentam-se as dificuldades exibidas no domínio processual, destinadas à

próxima subsecção.

84

Domínio processual (planificação e representação)

As dificuldades deste domínio dizem respeito ao grupo de dificuldades que provém da

elaboração de planificações e de representações. Começou-se por analisar as tarefas um

e dois, e depois, o conjunto das quatro primeiras tarefas.

Pois, apenas nas duas primeiras tarefas se apresentam questões que exigiam

conhecimento e aptidões para planificar uma atividade laboratorial. Nestas pretendeu-se

estudar a reatividade dos elementos dos grupos um e dois, apresentando uma estrutura

semelhante. Em ambas era pedido que: planificassem uma atividade laboratorial exigindo

que os alunos soubessem descrever, corretamente e com rigor e completude, os materiais

e os reagentes, bem como o procedimento e os cuidados de segurança a tomar; e que

escrevessem a equação química, requerendo, por um lado, compreensão científica da

respetiva reação química e, por outro, conhecimento quanto a essa escrita, isto é, ser por

ordem dos reagentes para os produtos, separados por meio de uma seta indicativa de

reação e denominar cada substância pelo nome ou símbolo do elemento ou composto,

seguido do seu estado físico.

As planificações foram elaboradas em turma, pelo que, possivelmente, poucos alunos se

sentiram perdidos a escrevê-las. Embora haja algumas planificações estruturalmente

bastante bem organizadas, podem-se identificar dificuldades dos alunos quanto à correção

científica e quanto à sua completude.

Pelas notas de campo do investigador, os alunos demonstraram pouca fluidez no início

da elaboração das planificações, principalmente na primeira tarefa, possivelmente pela

sua falta de familiarização com vários aspetos, como a possibilidade de os metais

poderem ser cortados (necessidade de um bisturi) e de serem extremamente reativos

(necessidade de uma pinça). Por esse motivo, estas e outras informações foram sendo

discutidas ao longo da elaboração da planificação, pelo que a maioria dos alunos,

gradualmente, foi capaz de remeter a todos os materiais e reagentes necessários, visível

nas suas planificações. Contudo, a maioria dos alunos referiu na entrevista, como

principal dificuldade, não “saber [ou se] lembrar dos nomes dos materiais”. De notar que,

mesmo após se discutir e se indicarem oralmente todos os materiais e reagentes

necessários, houve incorreções científicas e no que diz respeito às nomenclaturas,

havendo dois alunos (sentados lado a lado) que não apresentaram os materiais separados

85

do procedimento na primeira tarefa. Nos registos escritos dos alunos, na tarefa um, houve

alunos que escreveram termos que substituíram o termo correto:

(Registos escritos dos alunos, tarefa 1 – questão 2, alunos A6, A15 e A5)

Como “balde”, “tigela” ou “copo”, em vez de “tina” para se referirem ao recipiente onde

se deu a reação dos metais alcalinos com a água.

O facto de se estar a trabalhar com a turma num grande grupo levou, possivelmente e

devido à confusão em sala de aula, a estas falhas de nomenclatura dos materiais. Os alunos

não se lembrarem dos nomes dos materiais pode estar relacionado com estes nomes serem

uma novidade para eles, com uma baixa familiarização (e.g.: segundo as notas de campo

do investigador os alunos não associam a palavra “tina” a um objeto do dia-a-dia).

Quanto à completude e rigor científico das planificações notaram-se, como já foi referido,

umas mais bem conseguidas que outras. Apontem-se as que indicam dificuldades por

parte dos alunos. Alguns alunos tiveram dificuldade em escrever o procedimento

completo:

(Registos escritos dos alunos, tarefa 1 – questão 2, alunos A8)

Este aluno começou por iniciar corretamente a planificação, desistindo a meio. Note-se

que teve o cuidado de apontar a colocação das gotas de fenolftaleína (riscado) como parte

do procedimento. Foram poucas as planificações incompletas como esta, no entanto.

86

A maior parte das dificuldades das planificações na tarefa dois, por outro lado, proveio

de se procederem a duas reações, ao contrário da experiência da tarefa anterior, em que

sucedeu apenas uma: a dos metais com o oxigénio, seguida da dos óxidos com a água.

Isto gerou confusão em alguns alunos que, embora tenham elaborado uma boa

planificação, omitiram a segunda reação, por exemplo:

(Registos escritos dos alunos, tarefa 2 – questão 5, alunos A5 e A9)

Esta experiência envolvia a reação dos óxidos dos metais com a água, pelo que se

tratavam de duas reações: primeiro, a reação dos metais com o oxigénio e, depois, a reação

dos óxidos formados com a água. No exemplo anterior, os alunos não explicitam que o

que se colocou na água foram os óxidos e não os metais. Pelas notas de campo do

professor, os alunos demostraram não perceber, por um lado, do que se tratava a segunda

reação (reação dos óxidos dos metais com a água), por outro, qual era a função da

lamparina se o resultado final era o mesmo que o da reação direta dos metais com a água,

tal como tinham feito na experiência da tarefa anterior.

Após observarem as reações, escreveram as respetivas equações químicas. Os alunos

apresentaram poucas dificuldades na sua escrita, no entanto, o seu acerto foi o que os

alunos demonstraram e apontaram como mais difícil. Assim que foi perguntado, na

entrevista ao segundo turno, que dificuldades tinham tido na escrita das equações

químicas:

Prof.: “(…) que dificuldades tiveram na representação das reações químicas?”

A7: “Tivemos de escrever equações.”

A3: “Foi difícil.”

Prof.: “O que foi difícil?”

Vários alunos: “Dificuldade em acertar os números.”

Prof.: “Ou seja, colocar o mesmo número de átomos nos reagentes e nos

produtos?”

A3: “Sim.”

87


Note-se que o aluno A3 escreveu na sua reflexão da primeira tarefa:

(Registos escritos dos alunos, tarefa 1 – reflexão, aluno A3)

Reforçando a persistência da dificuldade que sentiu desde a primeira tarefa até à

entrevista, que foi feita após a última tarefa.

Quando os alunos mencionaram o acerto dos “números”, referiam-se à estequiometria.

No seu ano de escolaridade (9.º ano) não é um aspeto fulcral, mas é trabalhado em alguns

momentos. Este acerto foi feito em conjunto com os alunos, mas, ainda assim, houve

alguns erros, tal como na primeira tarefa:


E:


E na segunda:

(Registos escritos dos alunos, tarefa 2 – questão 7a, A5)

Pode-se notar que nas três se notam erros de diferentes natureza: o aluno A10 escreveu

“M” em vez de “Na” pois o professor, após a discussão em turma e elaboração de uma

equação química válida, escreveu-a no quadro de uma forma geral para todos os metais

88

(sódio, lítio e potássio), usando a letra “M” como símbolo para metal; o aluno A5, na

tarefa um usou, na mesma equação, tanto o nome como o símbolo químico para descrever

os elementos presentes na reação e na equação da tarefa dois falta o estado físico do óxido

de magnésio, algo que a maioria dos outros alunos escreveu. Talvez se possa, por isso,

deduzir que estes alunos apresentam erros de distração, mais precisamente, de falta de

foco na escrita da sua resposta, e que seja essa a causa dos erros no acerto das equações.

É de notar, através da equação escrita pelo aluno A10, a influencia que tem o professor

escrever no quadro uma resposta, dando aso a uma tendência maior, por parte do aluno,

para copiar diretamente do que para analisar o que escreve.

Analisando agora o conjunto de todas as tarefas, puderam-se extrair dificuldades

relacionadas com a escrita de outra representação, crucial para a aprendizagem do tema

da tabela periódica: a distribuição eletrónica.

Houve poucas dificuldades visíveis neste tópico, em parte porque as distribuições

eletrónicas foram sempre usadas para discutir em turma as reatividades e as variações das

reatividades e acabaram por ser escritas no quadro, algumas delas.

Aponte-se apenas para a resposta de um aluno:


Esta resposta já tinha sido usada como exemplo de outras dificuldades, pois apresenta

dificuldades em vários níveis. Este aluno demonstra dificuldades na compreensão da

distribuição eletrónica. Note-se que no exemplo que dá quanto à distribuição eletrónica

do sódio (Z = 11) “2-8-1”, não percebeu que “ganhar +1” eletrão faria a distribuição

tornar-se “2-8-2” e não “2-8” como menciona.

Mas, visto que do resto dos registos escritos não se observam dificuldades na escrita desta

representação, exponham-se as respostas dos alunos nas entrevistas e em algumas

reflexões do final de cada tarefa.

89

O extrato seguinte faz parte da reflexão da tarefa quatro, na qual são perguntadas as

dificuldades sentidas. O aluno responde:


Evidenciando dificuldades sentidas na escrita deste tipo de representação – configuração

eletrónica. No entanto, é possível que o aluno se esteja a referir à escrita da distribuição

eletrónica do xénon, que envolve conhecimentos de química do nível do secundário e que

surgiu nesta tarefa devido ao contexto associado.

Na entrevista, um dos alunos aludiu mesmo à sua dificuldade neste campo, ao ser

questionado algo bastante mais geral – dificuldades sobre a reatividade:

Prof.: “Que dificuldades sentiram em aprender sobre a reatividade?”

A3: “No preenchimento do coiso dos eletrões de valência. Ter um número para

cada átomo e termos de meter em cada.”

Prof.: “Como é que isso se chamava?”

A1: “Distribuição eletrónica?”

A3: “Sim, distribuição eletrónica confusa.”


Em relação à representação dos níveis energéticos, que embora não faça parte das metas

do ano atual, é interessante fazer a sua análise dada a sua proximidade à representação da

distribuição eletrónica. Segue-se o exemplo:

90


Note-se como a sua justificação apresenta alguma correção e precisão, mas que demonstra

dificuldades, por confundir o tamanho das camadas com o número de camadas. O aluno

desenha duas representações que simbolizam as camadas energéticas de cada elemento,

cálcio (quatro níveis energéticos) e magnésio (três níveis energéticos). De facto, os

eletrões da camada de valência do cálcio (assunção: representação do lado esquerdo),

apresentam-se mais afastados do núcleo e, como tal, o aluno justifica que é “mais fácil

perder [o eletrão de valência] pq tá + longe”. No entanto, aponte-se para o número de

linhas que, representando cada linha uma camada, evidenciado pelo “2” escrito pelo

aluno, é igual para os dois elementos. O aluno apresenta, então, dificuldades em utilizar

a representação do modelo de Bohr, na medida em que não considera o afastamento da

camada de valência do núcleo como consequência do número de camadas..

Apresentadas as dificuldades no domínio processual, expõem-se, na próxima e última

subsecção, as dificuldades que os alunos exibiram ao serem sujeitos a questões que

envolviam uma articulação de alguns dos domínios STEM.

Articulação STEM

A articulação STEM, no âmbito deste trabalho de cariz investigativo, articula os quatro

domínios ao conjunto das tarefas para abordar o tema da tabela periódica. Como tal, nem

todas as tarefas apresentam os quatro domínios em articulação. Analisem-se estas

dificuldades, tarefa a tarefa, por questões de organização. Apenas foram observadas

dificuldades, nesta subdimensão, nas tarefas um, dois e três.

91

Na tarefa um é mais salientado o aspeto da engenharia e da tecnologia, e um bocado de

matemática. A parte da tarefa que aborda a articulação é a última questão (questão 1 da

parte “vai mais além…”) e nesta é questionado qual o elemento que o aluno acha mais

apropriado ser usado para as baterias dos telemóveis entre o lítio, o sódio e o potássio,

tendo em consideração um conjunto de fatores, nomeadamente, a eficiência energética,

os custos de produção, o tempo de vida da bateria e a abundância no planeta Terra. O

último fator é dado sob a forma de um histograma.

A maioria dos alunos mostrou dificuldade em formular uma resposta com um contributo

pessoal, sendo que se limitou a descrever os dados que achava mais apelativos à sua

resposta, sem remeter aos contextos do mundo real e sem apresentar uma conclusão bem

fundamentada. Para além disso, também não fazem a relação com a própria tecnologia

em vigor – o telemóvel – à sua utilização, à sua manutenção e aos processos aos quais é

sujeito. Apresenta-se um exemplo das muitas respostas semelhantes:

(Registos escritos dos alunos, tarefa 1 – questão 1 da parte “vai mais além…”, aluno

A13)

Tendo mostrado incapacidade de elaborar uma nota conclusiva, embora recorra aos vários

fatores.

Um aluno apresentou parte do seu raciocínio fora do espaço da resposta, diretamente nos

dados:

92

(Registos escritos dos alunos, tarefa 1 – tabela 1 da parte “vai mais além…”, aluno A5)

Apresentando a seguinte resposta, baseada nestes círculos:


A5)

O que está escrito parece ser: “o potássio porque o custo de [produção] é baixo, o tempo

de durabilidade é longo e é facilmente encontrado na crosta terrestre”. Uma resposta do

mesmo nível das anteriores, embora tenha explicitado o seu raciocínio na medida em que

colocou círculos após uma análise de cada fator. Desta forma, o aluno selecionou para

cada fator, qual o elemento que considerou mais adequado, não o explicitando, depois, na

sua justificação.

É possível que isso tenha ocorrido com a maioria dos alunos, isto é, refletir sobre o

problema, mas não ser capaz de transmiti-lo por escrito. Isso demonstrou que os alunos

têm dificuldades em transcrever as suas ideias, algo implicitamente referido nas reflexões

de várias tarefas, por exemplo:


93

Muitos outros alunos, ao longo das tarefas, referiram não gostar de preencher as fichas,

especificamente. Assim sendo, é reforçada a ideia de que os alunos têm dificuldade em

escrever as ideias que elaboram no seu raciocínio. Um dos alunos apresentou uma grande

dificuldade em justificar a sua escolha:


A15)

Demonstrando dificuldade, para além de na leitura do histograma, na formulação de uma

ideia com base em vários fatores, uma aptidão própria de engenharia. O aluno leu o

histograma como se o eixo vertical representasse o tamanho do átomo, em vez da

abundância no planeta Terra, o que era descrito na introdução ao contexto e explicitado

no próprio título do gráfico. Quanto às aptidões para optar por um produto com base em

diversos fatores, o aluno demonstrou claramente dificuldades em organizar o seu

raciocínio, apresentando apenas um dos fatores e não concluindo nem justificando de

forma aceitável a sua resposta.

Na tarefa dois, a articulação STEM residia na utilização de conceitos matemáticos

relacionados com paralelismo e perpendicularidade entre retas e planos e em engenharia

no que concerne o uso de ferramentas para melhorar construções feitas pelo ser humano.

Após construírem a calçada, os alunos tiveram de verificar a horizontalidade do chão

através de técnicas por eles planeadas, orientados pelo professor. Para a orientação, dada

apenas após os alunos pensarem um bocado, o professor mostrou materiais que eles

podiam usar, como exemplo. Note-se que foi pedido aos alunos, nas discussões em turma,

que usassem os conceitos que tinham estado a aprender em matemática sobre paralelismo

e perpendicularidade.

Embora alguns alunos tenham apresentado ideias plausíveis, houve outros que não

compreenderam como utilizar os materiais presentes. Por exemplo:

94


A8)

Não tendo feito referencia ao material a ser utilizado. Na questão seguinte, o aluno já o

refere:


A8)

No entanto, continua a mostrar dificuldades em aludir aos conceitos matemáticos que o

ajudariam a justificar a sua resposta. Outro aluno, usa os termos de “perpendicularidade”:


A10)

No entanto, não usa o “suporte [universal]” como termo de comparação ao “fio”. Em

vezes disso, coloca as funções do fio e do suporte universal no mesmo patamar, isto é,

diz que quer “o fio”, quer “o suporte ficaram perpendiculares ao solo”. Ora, o suporte

estará sempre perpendicular ao chão, independentemente do nivelamento do chão, sendo

95

que o aluno deveria usar este facto para, desse modo sim, comparar a orientação espacial

do fio com o do suporte.

A maioria das outras respostas mostraram compreensão dos conceitos matemáticos,

porém, as justificações que apresentam não abrangem o suposto:


A9)

O aluno apresenta uma justificação que dá resposta ao problema aludindo corretamente

aos conceitos matemáticos de paralelismo. Contudo, não aprofunda os conceitos de modo

a que a justificação está correta. Isto é, não chegava dizer que “o fio ficar paralelo ao

suporte” implica que o chão está na horizontal, sem fazer referência ao facto de o fio se

encontrar sempre perpendicular ao chão devido à gravidade. Do mesmo modo, não chega

dizer que o nível da “água ficar paralel[o]” ao chão implica este estar na horizontal, sem

referir que o nível da água se encontra sempre na horizontal devido à gravidade.

É de apontar que este tipo de raciocínio, provavelmente, ultrapassa o que é suposto para

alunos que estão ainda a familiarizar-se com os conceitos de paralelismo e

perpendicularidade, pelo que foram consideradas respostas aceitáveis, as que os alunos

deram. Para além disso, segundo as notas do professor, a tarefa demorou mais que o

expectável, e como a maior importância reside na aprendizagem dos conteúdos de

química, utilizou-se mais tempo de aula para tal. Desse modo, os alunos tiveram pouco

tempo para aprimorar as suas estratégias para horizontalizar o chão.

Na tarefa três, foram enfatizadas duas componentes STEM, para além da química: a

engenharia, referente aos cuidados a ter na manutenção e transporte do flúor ao ser

utilizado em grande escala para a fluoretação da água; e a matemática, referente aos

intervalos não degenerados.

96

Na componente destinada à engenharia, alguns alunos demonstraram alguma falta de

compreensão relativamente à química:


O aluno mencionou o facto de o flúor “reagir mal com a água”, mostrando pensar que os

elementos reagem bem ou mal. O aluno confunde a facilidade de reação, que por sua vez

provoca reações violentas, com uma reação que implica consequências negativas só pelo

facto de reagir, o que não é o caso, visto que a tarefa se tratava precisamente da adição de

flúor na água.

Outros alunos revelaram dificuldade em justificar as suas afirmações:


O aluno relacionou o ser “extremamente perigoso” com o ser “difícil transportá-lo”, não

o justificando de que forma essas características estão associadas. Na verdade, não estão

muito relacionadas, pois o facto de ser perigoso estaria mais relacionado com os cuidados

extra a ter no manuseamento da substância, enquanto o difícil transporte com o facto de

ser um gás ou com a sua reatividade com o metal do recipiente no qual é transportado,

por exemplo. Apresentou, para além de dificuldade em relacionar as suas afirmações,

dificuldade em concluir a sua resposta. Outra resposta que não apresenta uma conclusão

é a seguinte:

97


O aluno refere as razões, mas não conclui a sua resposta, dizendo quais as consequências

de apresentar essas características, como alguns alunos o fizeram.

Relativamente à componente da matemática, na qual os alunos tinham que referir se uns

valores de quantidade de fluoretos em águas de certas regiões se encontravam dentro de

limites estipulados por entidades fictícias. Observaram-se respostas que mostraram

dificuldades na compreensão de conceitos matemáticos:


O aluno afirmou que o valor de 1,55 não é aceite pelos intervalos [0,6 ; 0,9[ e ]0.6 ; 1,1],

corretamente. Contudo, referiu que é aceite pelo intervalo [0,5 ; 1,5] apresentando, ou

dificuldades na leitura das casas decimais ao nível das centésimas, ou dificuldades nos

intervalos não degenerados. Observando o resto da resposta, torna-se claro. Pois o aluno

referiu que 0,9 é aceite pelo intervalo [0,6 ; 0,9[, incorretamente, pelo que a dificuldade

do aluno deve residir na leitura destes intervalos.

98

A maioria dos alunos respondeu corretamente a esta questão, mas houve um aluno que

não chega a justificar a sua resposta com base nos dados fornecidos:


Sendo que, não apela à tabela com os dados, nem responde ao que é pedido. O aluno, se

a razão não foi de distração ou preguiça, demonstrou não ser capaz de ler intervalos não

degenerados, levando à resposta incorreta. Para além disso, responde apenas para uma

parte da questão, não tendo percebido que era suposto analisar todas as águas e assumindo

que apenas uma das águas é que seria aceite por todas as entidades.

Aprendizagens

Para além das dificuldades, os alunos apresentaram, ao longo da execução das tarefas

desta intervenção, a aprendizagem de diversos conceitos científicos (domínio conceptual)

e de capacidades de raciocínio (domínio do raciocínio) de realçar. Os conceitos científicos

revelados aprendidos, através dos registos escritos e das entrevistas, relacionaram-se,

naturalmente, com o que era estipulado pelas metas curriculares para as quais foram

desenhadas as tarefas, nomeadamente: conhecer os efeitos da reação de metais com a

água; compreender os conceitos de reatividade e variação de reatividade; conhecer e

distinguir características dos metais e dos não-metais; perceber a formação de iões; e

compreender conceitos STEM. Quanto ao domínio do raciocínio, verificaram-se

respostas que apresentaram um raciocínio de várias ordens.

Domínio conceptual

Reação dos metais com a água

Alguns alunos demonstraram ter compreendido o fenómeno das reações dos metais com

a água. Por exemplo, na tarefa um, em resposta à questão em que era pedida uma

explicação para o caráter químico da solução resultante:

99

(Registos escritos dos alunos, tarefa 1 – questão 5, A13)

Este aluno explicitou a função da fenolftaleína, através da expressão “mudando a cor para

rosa”, e as substâncias responsáveis pelo caráter básico da solução resultante. Este

exemplo retratou uma resposta, embora não muito rigorosa na linguagem, completa e

coerente relativamente aos conteúdos científicos que se pretendiam abordar – a reação

dos metais com a água resulta na formação de hidróxidos, que são básicos/alcalinos,

tornando a solução resultante mais básica/alcalina.

Reatividade e variação da reatividade

Para além disso, vários alunos demonstraram compreender o fenómeno submicroscópico

da reatividade. O seguinte exemplo, retirado da tarefa três, mostra uma resposta que

evidencia este facto:


O aluno, para além de ter mostrado saber porque é que o elemento (flúor) “capta mais um

eletrão”, justifica-o ao referir o facto de ter “7 eletrões de valência” e ter a tendência “para

ficar com o último nível completo”. Este era o conhecimento científico esperado sobre a

reatividade dos elementos. Ainda mais, este aluno, na resposta seguinte, relativa a como

varia a reatividade dos elementos do grupo 17, respondeu:

100


Reforçando a exibição de uma sólida compreensão quanto aos conceitos de reatividade e

de variação de reatividade. Indica que “os eletrões são atraído pelo núcleo” e o número

de “camadas” ser o que implica ser “mais fácil para o flúor captar eletrões”, comparando

com o “cloro, que tem mais camadas, o que deixa os eletrões mais distantes do núcleo”.

O aluno remata, ainda, com uma generalização: “a maior capacidade de ganhar eletrões

significa maior reatividade”, demonstrando que aprendeu corretamente o conceito

científico de reatividade ao nível submicroscópico e que, possivelmente, conseguiria usar

este conhecimento para o resto dos elementos e grupos da tabela periódica.

Houve, ainda, alunos que, embora não tenham elaborado uma resposta tão completa,

referiram alguns aspetos também interessantes:

(Registos escritos dos alunos, tarefa 1 – questão 2 da parte 2, A3)

Este aluno, em resposta à questão de como variava a reatividade ao longo do grupo um,

refere a relação entre o raio atómico e a reatividade dos elementos. E, apesar de não ter

aludido à distância dos eletrões de valência ao núcleo e, por conseguinte, à atração ao

núcleo como o que implica a facilidade maior ou menos de doar um eletrão, fez a ligação

de conceitos submicroscópicos com a experiência laboratorial. Esta ligação dá

credibilidade à sua resposta e, como tal, remeteu a uma aprendizagem positiva em relação

ao tópico, segundo uma perspetiva macro.

Características dos metais e não-metais

Alguns alunos mostraram ser capazes de distinguir as características dos metais e dos

não-metais, embora não esteja nos registos a distinção em si, mas apenas a descrição das

características dos metais e de um não-metal. Por exemplo:

101


Era pedido aos alunos que respondessem à questão inicial proposta ao longo da discussão

em turma: “será que estes elementos (lítio, sódio e potássio) apresentam características

semelhantes?”. Esta questão surgiu do facto de os três elementos terem o mesmo tipo de

aplicação nas baterias dos telemóveis. Ora, a resposta deste aluno demonstrou que o aluno

sabe algumas das propriedades que estes elementos têm em comum e, ao mesmo tempo,

associou-os ao facto de serem metais. O que foi um bom ponto de partida, ao nível do

conhecimento, para compreender as distinções principais entre metais e não-metais.

Na tarefa três os alunos abordaram, pela primeira vez nesta intervenção, elementos que

não estão no estado sólido à temperatura ambiente, nomeadamente o flúor e o cloro. A

seguinte resposta, por exemplo, demonstrou conhecimentos das características do flúor:


Outras respostas aludiram mais às características do grupo do elemento:


Em ambos os casos apresentaram algumas características dos não-metais, através de uma

pesquisa feita no manual.

102

Deste modo, os alunos tiveram a noção das características que distinguem um metal de

um não-metal, algo que foi abordado, oralmente, ao longo destas e das aulas seguintes,

em particular na tarefa cinco. Para além disso, na tarefa cinco, os alunos tiveram de

escolher a cor da cartolina consoante a categoria (metal, semimetal ou não-metal) do seu

elemento, como se pode verificar no resultado desta tarefa:

(Registos escritos dos alunos, tarefa 5, A9)

Revelando aprendizagens quanto à identificação na tabela periódica dos elementos que

se consideram cada uma dessas categorias.

Organização e utilidade da tabela periódica

A forma como a tabela periódica está organizada, embora tenha sido abordado, de certa

forma, em todas as tarefas, foi focada e generalizada, principalmente na última tarefa.

Nesta, foram observadas algumas respostas que mostraram que os alunos

compreenderam, sucintamente, a organização da tabela periódica. Por exemplo:

103


O aluno identificou cada grupo de elementos como tendo “a mesma quantia de eletrões

de valência” e os períodos como estando relacionados com a “quantia de camadas do

elemento”. Para além disso, explicitou as três grandes categorias: metais, semimetais e

não-metais, dando completude à sua resposta. Por estes fatores, este aluno apresentou

uma aprendizagem aceitável neste tópico.

Os alunos mostraram também perceber, implicitamente, a utilidade da existência da tabela

periódica e da sua organização, referindo-se a contextos do mundo real, visível, por

exemplo, no seguinte registo:


O aluno referiu-se a uma aplicação do silício nos chips, elemento sobre o qual o aluno fez

a pesquisa, na tarefa cinco, sobre as suas aplicações tecnológicas e de engenharia. Note-

se que o aluno apenas considera o constituinte dos chips ser “mais ou menos” reativo e

não outras características. Contudo, remete, à luz dos seus conhecimentos, ao facto de se

poderem prever características semelhantes em elementos do mesmo grupo e, por isso,

poderem esses ser utilizados para um produto na perspetiva de terem algumas

potencialidades.

Formação de iões

Ainda relativo ao domínio conceptual, o conceito de formação de iões, conceito já

introduzido em aulas anteriores, foi aprofundado, na medida em que foi mais associado a

específicos elementos e à sua posição na tabela periódica, através do número de eletrões

de valência. Ao longo das tarefas, principalmente na primeira e na terceira, revelaram-se

aprendizagens quanto à formação de iões por parte dos elementos dos grupos um e 17,

respetivamente.

Alguns alunos revelaram perceber a tendência de um elemento se transformar num catião

(ião de carga +1) quando o elemento doa um eletrão, por exemplo:

104


Apesar das dificuldades em usar a terminologia científica adequada e de estruturar a sua

resposta, percebe-se a compreensão do aluno quanto a três aspetos: os metais alcalinos

têm tendência a perder “um eletrão”; estes elementos tornarem-se catiões ao perderem

esse eletrão; e terem tendência (“sendo fácil”) a “ligarem-se ao hidróxido que é um

anião”. O aluno revelou perceber como se forma um ião de carga positiva e a tendência

de os catiões se ligarem a aniões.

Na mesma tarefa, surgiu outro exemplo relevante para a análise das aprendizagens neste

tópico:


Ao referir que “esses átomos têm um eletrão de valência” o aluno demonstra,

implicitamente, que os elementos (“esses átomos”) tornam-se “positivos”, isto é, tornam-

se iões de carga +1. Por esta razão, e pelo “hidróxido ter carga -1”, torna os elementos

“muito facilmente ligados ao hidróxido para as cargas se anularem”. O aluno revelou,

embora as incorreções na terminologia científica, tal como o aluno anterior, a

compreensão de que os iões são formados por elementos que doam ou captam eletrões e

que iões de cargas opostas tendem a ligar-se.

Nos dois exemplos anteriores a transformação de elemento para ião é evidenciada apenas

por um dos constituintes de uma ligação iónica (os metais alcalinos), sendo que o ião

hidroxilo foi apresentado diretamente como um ião negativo. Enquanto na tarefa cinco,

durante uma discussão em turma, após se terem exposto os vários elementos com a sua

posição real da tabela periódica, abordaram-se as ligações iónicas entre esses elementos.

Deste modo, alguns alunos evidenciaram, também, compreensão quanto à ligação iónica

entre dois iões que eram elementos e que se tornaram iões por meio de transferência de

eletrões entre eles.

105

Um exemplo é o desenho que um dos alunos fez numa das entrevistas:

(Entrevista em grupo focado, turno 2, aluno A5)

Os dois desenhos foram apresentados na mesma folha e, nestes, apresenta-se a

personificação de elementos químicos como sendo arqueiros que possuem eletrões. Um

dos elementos está “sem eletrão”, ao que o outro, imediatamente, responde “toma”,

preparando-se para “disparar” (doar) o seu eletrão. Segundo as notas de campo do

professor durante a entrevista, o aluno referiu que o elemento que pretende doar o eletrão

tem eletrões em excesso, enquanto o outro elemento necessita de eletrões para completar

a sua última camada. Embora não tenham sido especificadas as razões de um ter em

“excesso” e outro “necessitar” de eletrões, o aluno teve em consideração que há elementos

que têm tendência a doar eletrões e elementos que têm tendência a captar eletrões,

havendo uma interação entre os mesmos.

Outro exemplo é o seguinte:


106

Apesar de ter demonstrado pouco rigor na sua afirmação, bem como um baixo nível do

uso de terminologia científica, evidenciou alguma compreensão de que a organização da

tabela periódica permite “perceber que elemento reage com [que] outro elemento”. Ou

seja, um elemento que tenha tendência a formar um catião tenderá a ligar-se com um que

forme um anião, linha de raciocínio que incluída nesta resposta a tornava bastante

completa quanto a uma das utilidades da tabela periódica.

Conceitos STEM

A aprendizagem de conceitos provenientes da mera articulação STEM foram, em suma:

a leitura de histogramas (matemática), aplicação de paralelismo e perpendicularidade

entre retas e planos (matemática), resolução de problemas com intervalos não

degenerados (matemática).

A capacidade em ler histogramas (ver apêndice B.1) revelou-se através de exemplos como

este:

(Registos escritos dos alunos, tarefa 1 – questão 1 da parte “vai mais além…”, A11)

Por o aluno ter percebido a abundância do elemento, fazendo ainda referência ao facto de

ser diferente no mar e na crosta terrestre, o que reforça a sua capacidade de leitura e

análise de histogramas.

Quanto à aplicação de conceitos relacionados com paralelismo e perpendicularidade entre

retas e planos, a maior parte dos alunos evidenciou saber o que é perpendicularidade,

visível na seguinte resposta:

(Registos escritos dos alunos, tarefa 2 – questão 1 da parte “vão mais além…”, A11)

107

Principalmente através das representações gráficas, percebeu-se que o aluno sabe o que é

perpendicular, embora não explicite que é perpendicular em relação ao chão. Embora se

tenha considerado esta uma aprendizagem, não se trata de uma aprendizagem eficazmente

aplicada, visto que não é uma justificação válida nem suficiente dizer que o fio ser

perpendicular ao chão implica o chão estar na horizontal, pois é requerido que se refira

que isso só pode ser afirmado explicitando que o fio está sempre na posição vertical

(devido à gravidade).

Os intervalos não degenerados foram bem aplicados por alguns alunos, na tarefa três. Por

exemplo:


Existem, ainda, respostas quanto à compreensão deste conceito que exibiram alguns

aspetos interessantes:


Visto que o aluno, para além de ter identificado corretamente as águas legais segundo as

entidades correspondentes, explicita, nos casos em que as águas não têm as quantidades

108

de fluoretos adequadas segundo certas entidades, se a água tem fluoretos em “excesso”

ou em “falta”.

Domínio do raciocínio

Para além da aprendizagem de conceitos científicos, domínio apresentado anteriormente,

verificaram-se, também, aprendizagens que se revelam ao nível do domínio do raciocínio.

A especificidade verificada neste domínio diz respeito ao raciocínio de várias ordens.

Tendo sido pedido aos alunos, na questão STEM da tarefa um, que escolhessem um de

três elementos químicos para ser usado em baterias de telemóveis, tendo em conta vários

fatores, enquanto alguns alunos não elaboraram muito a sua resposta, outros formularam

respostas reveladoras de um raciocínio de várias ordens. Por exemplo:


O aluno usou as evidências para justificar a sua escolha de forma clara, com um intuito

relacionado com a área do negócio e mercado. O aluno não só determinou a sua escolha

com base nas evidências fornecidas, como elaborou uma justificação com base num

contexto real e abrangente. Note-se ainda o elemento de criatividade de “adicionar uma

taxa extra” por ter um “tempo de vida (…) longo”.

Outro exemplo de uma resposta interessante e que reflete uma perspetiva semelhante é a

seguinte:

109


O aluno também fala em “lucro” e em lucrar mais, sendo este o propulsor das suas

escolhas e justificações. Note-se, principalmente, o facto de “durando pouco, as pessoas

vão comprando ao longo do tempo, pois estraga[m-se]”, aumentando o número de vendas

que, hipoteticamente, o aluno conseguia.

111

6 Capítulo 6

Discussão, conclusão e reflexão final

Este trabalho teve como objetivo conhecer qual a influência de uma abordagem STEM

no ensino do tópico tabela periódica. Em particular, as três questões orientadoras visaram

obter respostas relativamente à relevância que os alunos dão às aulas de química, bem

como às dificuldades sentidas e às aprendizagens realizadas quando envolvidos neste

contexto.

Este capítulo é destinado à discussão dos resultados obtidos, à conclusão e à reflexão

final. Assim, primeiramente, na discussão dos resultados, tendo em consideração a

investigação em educação já desenvolvida neste campo . Segue-se a conclusão, na qual

se expõe o que este estudo representou para estes alunos e se sugerem estudos futuros

para esta temática de investigação. Finalmente, apresenta-se a reflexão final, secção em

que se expõem as aprendizagens e observações pessoais, frutos deste mestrado e da

realização deste trabalho de cariz investigativo.

Discussão de resultados

Para esta secção foram analisados os dados, questão a questão de investigação,

interpretando-os criticamente à luz da literatura. Quanto à primeira questão, relativa à

relevância que os alunos atribuíram às aulas de química, os resultados foram obtidos

através de questionários, documentos escritos dos alunos e entrevistas. Os resultados

mostraram que os alunos apresentaram um aumento significativo da relevância dada às

aulas de química com esta intervenção. No seu estudo, Kotkas, Holbrook, e Rannikmäe

(2016) apresentam resultados que também relacionam o aumento da relevância dada a

aulas de ciências, quando os alunos são envolvidos numa abordagem inquiry e quando

lhes são apresentados contextos familiares e significativos. Este trabalho, para além de

ter considerado uma abordagem STEM ao conjunto das tarefas, envolveu, também, o

ensino por investigação (inquiry) e o role-play. Pelo que uma abordagem STEM, aliada

ao inquiry ou ao role-play, continua a promover a relevância dada a aulas de ciências,

112

mostrando-se em sintonia com a literatura. Note-se, ainda, que os alunos já demonstravam

algum gosto e relevância pelas aulas de física e química, apresentando valores acima da

média teórica do questionário. Este pode ter sido um contributo para um maior

envolvimento dos alunos nestas aulas, facilitando, deste modo, o efeito significativo

observado.

Ora, uma maior relevância dada às aulas implica um maior envolvimento e,

consequentemente, uma melhor aprendizagem, visto que os alunos atribuem um

significado mais autêntico àquilo que se aprende nas mesmas (Moore, Tank, Glancy &

Kersten, 2015). De facto, os alunos reconheceram que a abordagem à temática da tabela

periódica, partindo de contextos do mundo real faz com que o ensino e a aprendizagem

sejam mais interessantes. Deste modo, assumem que é mais fácil de compreender os

conteúdos, principalmente, por saberem onde são utilizados os elementos químicos em

situações do dia-a-dia, como foi referido nas entrevistas. Estes resultados evidenciam, tal

como noutros estudos, que a exploração do mundo submicroscópico, partindo de

situações macro e de contextos familiares aos alunos, facilitam de facto a compreensão

dos conceitos associados a este tópico (Mammino, 2008).

Os resultados deste trabalho também mostram que os alunos revelaram gosto pelo uso de

tecnologias que não estavam habituais ao longo das aulas, nomeadamente a visualização

de vídeos e a utilização dos telemóveis como instrumento de pesquisa. A abordagem

STEM refere-se à articulação entre os domínios da ciência, tecnologia, engenharia e

matemática. A tecnologia pode, por um lado, referir-se ao nível conceptual, na medida

em que se trabalha uma temática relacionada com produtos tecnológicos, por outro, à

utilização direta de produtos tecnológicos potencializadores da aprendizagem (Bybee,

2010).

Neste sentido, é então crucial que os alunos se envolvam nas aulas. Contudo, a literatura

apela à necessidade de se reconstruir refletidamente o currículo com esse intuito. Como

aponta Reiss (2015), na atualidade, os alunos não compreendem o propósito do que estão

a aprender, pois o currículo começa pela “ciência” e não pelo interesse do aluno. Neste

trabalho, os contextos utilizados no âmbito da articulação STEM, com tecnologias e

elementos da engenharia, não só mostraram providenciar uma maior relevância dada às

aulas, como também, que os alunos veem as aulas convencionais como uma obrigação,

estando em sintonia com Corrigan, Buntting, Dillon, Jones e Gunstone (2015). Citando

um aluno, numa das entrevistas: “se fosse só matéria, não íamos ter muito interesse”,

113

dando a entender que as aulas, aos seus olhos, não passam de “matéria”. Esta ideia sugere

que os alunos não veem utilidade no que aprendem na escola para as suas vidas presente

e futura. Assim sendo, é de reforçar a consideração em inovar, continuamente, o ensino-

aprendizagem nas aulas de ciências e adequar, refletidamente, o currículo científico

centrado no aluno.

Quanto à segunda questão orientadora deste trabalho, referente às dificuldades dos

alunos, puderam-se observar, a partir dos documentos escritos, das entrevistas e das notas

de campo, resultados significativos. Primeiramente, aponte-se para as dificuldades em

compreender algumas questões das tarefas desenvolvidas com uma abordagem de

inquiry. Tal como salientam Edelson, Gordin e Pea (2011), o inquiry aplicado às aulas de

ciências requer um nível adequado de precisão e cuidados que os alunos não estão

habituados a ter no seu dia-a-dia. As dificuldades em iniciar as suas ideias foram

observadas durante as aulas, pelo que o que era pretendido em certas questões nem sempre

era bem compreendido por alguns alunos, possivelmente por falta de domínios de

conhecimentos científicos. Isto foi também visível nos documentos escritos dos alunos,

cujas respostas às questões divergiram da aprendizagem que se pretendia (Edelson,

Gordin, & Pea, 2011). É de notar, no entanto, que este processo é visto como uma

potencialidade do inquiry, pois tarefas desafiantes, que permitem o envolvimento ativo

dos alunos na construção das suas ideias, fomentam uma aprendizagem significativa

(Kotkas, Holbrook, & Rannikmäe, 2016) e proporcionam uma maior retenção e

aplicabilidade do conhecimento obtido (Kirubaraj & Santha, 2018). Como referido nas

entrevistas, a orientação do professor ajudou, naturalmente, a direcioná-los nesse sentido.

A orientação do professor ter sido enfatizada pelos alunos mostrou como é de relevo, para

os próprios alunos e para o ensino-aprendizagem, o papel do professor como facilitador

da aprendizagem quando se opta pelo inquiry.

Para além disso, a falta de profundidade e amplitude mostrada pelos alunos na

compreensão dos conceitos de química foi visível, tendo sido evidenciadas dificuldades

em justificar e concluir as suas respostas. A apresentação de conclusões complexas requer

um nível de conhecimento científico que permita, não só saber aplicá-lo, mas também

saber elaborar um raciocínio coerente e completo com base no mesmo. Este tipo de

dificuldades vão ao encontro do estudo desenvolvido por Franco-Mariscal, Oliva-

Martinez e Gil (2016), demonstrando que alguns alunos, nas suas respostas, tinham ideias

vagas, não demonstrando uma linha de raciocínio coerente e de si próprios. A

114

memorização, apontada por Ali (2012), e a transposição direta de palavras soltas ouvidas

em discussões de turma, foram algumas das ferramentas usadas pelos alunos por não

compreenderem os conteúdos abordados.

Em específico, os conteúdos em que os alunos manifestaram maiores dificuldades foram,

por exemplo, o conceito de reatividade e de variação da reatividade, principalmente

relativamente ao grupo 17. Os alunos demonstraram mais dificuldade em compreender

estes conceitos neste grupo do que com os elementos dos grupos um e dois, possivelmente

por ser mais intuitivo, não requerendo aludir aos oito eletrões de valência para a última

camada do elemento ficar completa. Outro conceito foi a reação dos metais com a água,

confundindo a função da fenolftaleína e, em particular, nas reações feitas com os metais

do grupo dois. Estas reações envolveram, primeiro, a reação dos metais com o oxigénio

(com ajuda da chama de uma lamparina) e, de seguida, a reação dos óxidos formados com

a água, originando hidróxidos como produtos da última reação. Ora, isto parece ter

confundido os alunos, visto que na tarefa anterior, procedeu-se à reação direta dos metais

com a água, tendo como produtos de reação, também hidróxidos. Deste modo, os alunos

questionaram-se qual seria a função da lamparina na formação dos hidróxidos e como é

que algo que já tinha reagido, pode reagir novamente, algo que é pouco intuitivo.

Observaram-se, também, dificuldades no domínio processual – processos utilizados em

química que facilitam a sua construção – nomeadamente, nas representações simbólicas.

Em detalhe, a tradução da representação de uma configuração eletrónica – um construto

abstrato – em algo concreto (considerado concreto ao nível do 9.º ano) foi uma das

principais dificuldades. Os alunos tiveram dificuldades, não só em escrever configurações

eletrónicas de certos elementos, mas também em perceber como podiam trabalhar com

essa representação para perceber a sua tradução em termos concretos e as consequências

reais associadas às mesmas (Mokiwa, 2017). Por outras palavras, os alunos tiveram

dificuldade em compreender como é que a atividade do mundo submicroscópico

influencia as observações vistas no mundo macroscópico. Este facto enfatiza a

importância de, nas aulas de química, usar as representações como uma ferramenta crucial

para “elucidar” os alunos acerca da relação entre esses dois mundos (Mammino, 2008).

Para além disso, a articulação de outros domínios em certas questões também levantou

algumas dificuldades. Embora alguns alunos tenham demonstrado algumas dificuldades

na aplicação de conceitos matemáticos (leitura de histogramas, aplicação de conceitos de

perpendicularidade e paralelismo entre retas e planos e aplicação de intervalos não

115

degenerados), também demonstraram dificuldades na capacidade de contextualização e

na relação entre conceitos. Note-se, então, que algumas das questões com uma articulação

STEM envolviam a contextualização do mundo real e exigiam, por vezes, considerações

de várias ordens. Neste sentido, alguns alunos demonstraram dificuldades em utilizar

conceitos associados à engenharia – como as inúmeras considerações da fabricação em

larga escala – e relacioná-los com a ciência e com o mundo real para elaborar as suas

respostas. As dificuldades em tarefas de química com uma abordagem STEM são uma

falta na literatura, pelo que não existem muitos estudos que mostrem as dificuldades

relativamente aos domínios da tecnologia, da engenharia e da matemática ao longo de

aulas de química.

São, também, escassos os estudos sobre aprendizagens acerca de conceitos de química,

com alunos envolvidos numa abordagem STEM. Foi visto, com este trabalho de cariz

investigativo, por meio de documentos escritos, de entrevistas e de notas de campo, que

os alunos desenvolvem as aprendizagens esperadas, mesmo sendo-lhes exigido dominar

outros conceitos, para além da matéria estipulada pelas metas curriculares – neste caso,

conceitos dos domínios da tecnologia, da engenharia e da matemática. Assim sendo, note-

se como o tempo não é determinante na aprendizagem, mas sim, a qualidade do ensino-

aprendizagem, nomeadamente a abordagem que se escolhe fazer e o envolvimento dos

alunos.

Posto isto, observaram-se aprendizagens, ao nível conceptual, acerca de diversos

conceitos científicos associados à tabela periódica. Os alunos mostraram saber a reação

dos metais com a água e as características da solução resultante, compreender a

reatividade e como se dá a variação da reatividade ao longo de um grupo, as características

dos metais e dos não metais, a organização e a utilidade da tabela periódica – embora esta

represente uma dificuldade comum de acordo com Mokiwa (2017) – e a formação de

iões. Para além disso, dada a articulação de domínios (STEM) presente no conjunto das

tarefas, os alunos mostraram saber aplicar conceitos de matemática aprendidos neste ano,

nas aulas de matemática.

Finalmente, apresente-se, ainda, os contributos desta intervenção sobre as aprendizagens

desenvolvidas quanto ao domínio do raciocínio. Em questões que requeriam

considerações de vários níveis, embora alguns alunos tenham demonstrado dificuldades,

outros, mostraram uma boa capacidade de raciocínio, apresentando respostas com

argumentos de várias ordens. A articulação STEM, aliada aos contextos a si inerentes e

116

que eram familiares aos olhos dos alunos, proporcionou um envolvimento por parte destes

que resultou em respostas bastante significativas e abrangentes. Por exemplo, numa das

questões, houve alunos que apresentaram respostas que relacionaram “factos” científicos

sobre as características de um produto tecnológico, tendo em consideração outros “factos”

obtidos através da compreensão de conceitos matemáticos, para elaborar uma linha de

raciocínio criada com base num objetivo próprio do aluno. Ao se depararem com uma

abordagem deste teor, estes alunos demonstraram competências associadas às

competências STEM na visão de Comissão Europeia (2015). É visível a possível relação

entre as competências do século XXI – resolução de problemas, pensamento crítico,

criatividade e inovação – os contextos do mundo real e familiar e as competências STEM

demonstradas. Note-se, deste modo, as potencialidades de uma articulação STEM para a

promoção das competências globais (Mansilla & Anthony, 2011) e para proporcionar

contextos do mundo real (Moore, Tank, Glancy, & Kersten, 2015; Rennie, 2015).

Conclusão

Estudos realizados sobre uma abordagem STEM ao longo da aprendizagem do tema da

tabela periódica são ainda raros. Este estudo mostra-se um contributo para a comunidade

educativa, nesse sentido.

Os alunos reconheceram que a aprendizagem, partindo de contextos reais e que lhes são

familiares traz, de facto, potencialidades, na medida em que veem aplicações reais,

relacionadas com o seu dia a dia e que, deste modo, dão um sentido à aprendizagem dos

conceitos de química (Fensham, 2015; Moore, Tank, Glancy & Kersten, 2015). Deste

modo, os alunos puderam desenvolver aprendizagens sobre química, tendo sido captado

o seu interesse. Os alunos consideraram, de facto, este tipo de tarefas, em que houve uma

consideração relativamente à escolha de contextos com os quais se esperava envolver os

alunos, mais “interessantes” do que, por exemplo, uma aula expositiva (Reiss, 2015). Para

além de terem mostrado apreciar tarefas com contextos familiares, os alunos revelaram

interesse pelo uso das tecnologias – como os seus telemóveis e a visualização de vídeos

– e gostaram, em particular, das atividades que envolveram hands-on.

A abordagem STEM das tarefas nas aulas de química mostrou, também, permitir que

alguns dos alunos desenvolvessem ou mostrassem competências vistas pela Comissão

Europeia (2015) próprias de competências STEM, nomeadamente, serem capazes de

117

compreender e analisar dados empíricos, terem conhecimentos de princípios científicos e

matemáticos e apresentarem engenho, raciocínio lógico e inteligência prática.

Note-se que a tarefa que apresentou as respostas “pessoais” mais integradas (Rennie,

2015) foi a que abrangia mais domínios em simultâneo, pelo que teria sido interessante

que as outras tarefas tivessem um aprofundamento da articulação semelhante, de modo a

providenciar um desafio de nível global aos alunos (Moore Tank, Glancy, & Kersten,

2015). Deste modo, sugere-se que se realizem mais estudos sobre esta temática de

investigação, com tarefas STEM que incorporem, de facto, estes quatro domínios e que

partam do mundo real, isto é, de contextos familiares para os alunos, rentabilizando-se as

potencialidades deste tipo de abordagem. Ademais, outras investigações podem ser

desenvolvidas para se compreender melhor as aprendizagens dos alunos nas áreas de

ciências quando se recorre a abordagens STEM. Sugere-se ainda a realização de estudos

longitudinais que envolvam experiências no ensino formal e não formal das ciências.

Reflexão final

A educação é um processo de dar e receber. Ao longo deste mestrado e, em particular, da

iniciação à prática profissional, percebi que os professores têm uma enorme influência

em vários aspetos da vida dos jovens; passei a dar muita importância à promoção das

competências e dos conhecimentos que permitem aos alunos, não só aprender ciência,

mas viver nesta sociedade de uma forma harmoniosa e consciente; aprendi como ensinar

e cativar os alunos para a aprendizagem; e desenvolvi um conjunto de competências e

conhecimentos que considero muito importantes ao nível pessoal.

Note-se, contudo, que essas aprendizagens se deram ultrapassando as esperadas e

inesperadas dificuldades inerentes às várias intervenções da prática profissional. Neste

sentido, apercebi-me que para que a atividade docente seja profícua, deve incluir uma

relação boa e pessoal entre o professor e cada aluno, bem como uma presença em sala de

aula energética e envolvente, mas, também, trabalho feito fora da sala de aula. Este

trabalho, entre outras coisas, refere-se à elaboração e delineamento de tarefas, pois só

assim se consegue penetrar no conteúdo e na tarefa em si, de modo a prever a maior parte

das possíveis dificuldades e elaborar estratégias para as abordar. Refere-se, também, à

preparação prévia das aulas, principalmente as que envolvem atividades mais

experimentais, devido à quantidade de fatores a ter em conta que, sem experimentar, nem

118

sempre se sobressaem. Para além disso, as aulas que envolvem um ensino centrado no

aluno requerem essa preparação para lidar com as inúmeras possibilidades de questões

que podem surgir na cabeça de cada aluno.

Todo o processo de pesquisa de literatura e de trabalho dentro e fora do mestrado

permitiram-se refletir sobre o trabalho do professor que continuarei a fomentar. Estas

reflexões dizem respeito ao significado de relevância do ensino das ciências, que é um

tema abrangente e que parece determinante na definição da finalidade da escola. Por

exemplo, o facto de se pretender que a escola, devendo munir os cidadãos com certas

competências, permita à sociedade responder aos problemas globais, mas assumindo que

esta sociedade e o seu (rápido) desenvolvimento continuam a crescer ao mesmo ritmo que

atualmente. Note-se como diversa literatura remete a palavras como “competição” e

reconheça-se como associado a crescimentos extremos estão associadas ações extremas

(principalmente no mundo do negócio de grandes proporções, como por exemplo, na

exploração infantil associada ao comércio de alguns produtos tecnológicos). Assume-se

que o crescimento é inevitável e é nessa ótica que surge a necessidade, também crescente,

de tornar o ensino das ciências (e das aulas de ciências) mais relevantes aos olhos dos

alunos. Neste sentido, questiono qual deve ser a missão da escola a priori. Ou seja, o que

significa fornecer os instrumentos para as crianças poderem viver na sociedade atual e

direcionado para o quê e para quem?

Assim sendo, outro aspeto está relacionado com este trabalho de cariz investigativo.

Aprendi que um professor pode investigar a sua própria prática, permitindo-lhe dar

resposta a problemas de investigação que decorrerem da sua prática profissional. Aprendi

que essa investigação deve ser intencional e sistemática, recorrendo-se a instrumentos de

recolha de dados que permitem recolher evidências para dar resposta fundamentada ao(s)

problema(s). Aprendi que desempenhar o papel de professor e de investigador é exigente

e que requer um aprofundamento quer do ponto de vista teórico, quer um dialogar entre

essa teoria e a prática (relação teoria e prática).

Pretendo continuar a aprender sobre o mundo da educação, no seu sentido mais lato, isto

é, sobre o que move e o que influencia e o que deve influenciar, de facto, a educação

promovida nas escolas. Este trabalho, para além de contribuir para a comunidade

educativa, contribui para a minha pessoa (o eu enquanto aprendente e professor), na

medida em que me lança para o mundo da educação, cuja finalidade é a de fazer prosperar

a harmonia da sociedade.

119

Referências bibliográficas

Afonso, N. (2005). Investigação naturalista em educação. Um guia prático e crítico.

Lisboa: Edições ASA.

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127

7 Apêndices

128

Apêndice A – Planos de aula

Apêndice A.1 – Tarefa 1 (As baterias dos telemóveis)

Objetivos de aprendizagem incluídos nas metas curriculares:

- (2.4) Identificar, na tabela periódica, elementos que existem na natureza próxima de nós e outros que na Terra só são produzidos artificialmente.

- (2.6) Identificar, na tabela periódica, elementos pertencentes aos grupos dos metais alcalinos, metais alcalinoterrosos, halogéneos e gases nobres.

- (2.8) Distinguir, através de algumas propriedades físicas (condutividade elétrica, condutibilidade térmica, pontos de fusão e pontos de ebulição) e químicas (reações dos metais e dos não metais com o oxigénio e reações dos óxidos formados com a água), duas categorias de substâncias elementares: metais e não metais. - (2.9) Explicar a semelhança de propriedades químicas das substâncias elementares correspondentes a um mesmo grupo (1, 2 e 17) atendendo à sua estrutura atómica.

- (2.11) Justificar, recorrendo à tabela periódica, a formação de iões estáveis a partir de elementos químicos dos grupos 1 (lítio, sódio e potássio), 2 (magnésio e cálcio), 16 (oxigénio e enxofre) e 17 (flúor e cloro).

Momento de aula Duração

Resposta esperada e

possíveis dificuldades dos

alunos

Ação do professor Objetivo de

aprendizagem e avaliação

Materiais

didáticos

Iníc

io d

e au

la e

intr

od

uçã

o Introdução oral da

tarefa.

2

min

5

min

O aluno coloca alguma

questão que lhe surja durante a

introdução oral do professor.

• O professor introduz a

tarefa, referindo o contexto

das baterias dos telemóveis

e explicando que existe

uma ligação entre alguns

dos elementos da tabela

periódica e o

----- ---

129

funcionamento destas

baterias.

Leitura do texto

introdutório.

3

min

Os alunos voluntariam-se e

leem, em voz alta, o texto

introdutório.

• O professor pede a 4

alunos que se voluntariem

para ler. Escolhe um para

ser o narrador e os outros

três, o Gonçalo, a Sara e a

Beatriz.

----- ---

Part

e 1 –

Des

ign

açã

o d

as

bate

rias

“a

lcali

nas”

(ati

vid

ad

e

lab

ora

tori

al:

rea

ção d

os

met

ais

alc

ali

nos

com

a á

gu

a) 1. Identifiquem o

problema colocado

pelos amigos.

5

min

79

min

Os alunos participam

ativamente na discussão,

tentando responder à questão.

Os alunos respondem que o

problema colocado pelos

amigos é perceber se existe

relação entre os elementos que

podem ser constituintes das

baterias dos telemóveis (lítio,

sódio e potássio) e a sua

posição no grupo 1.

Os alunos agrupam-se em 4

grupos (de 4 elementos).

Dificuldades em:

o Se contextualizar, por não

saber o funcionamento das

baterias.

• O professor promove uma

discussão em turma na qual

se procure identificar o

problema colocado: será

que existe uma relação

entre os elementos do texto

(lítio, sódio e potássio)

serem constituintes das

baterias dos telemóveis e

estarem no grupo 1 (isto é,

terem 1 eletrão de valência

e, por isso, terem

características

semelhantes). Questões

orientadoras: “O que é que

os amigos estão a

discutir?”, “Qual é a

relevância dos elementos

serem todos do grupo 1?”.

• Durante a discussão o

professor deve ter em

consideração alunos que se

Objetivos de aprendizagem

(STEM):

Relacionar tecnologia com

elementos químicos.

Avaliação formativa:

Mostra compreensão na

leitura do texto.

Quadro e

canetas/giz.

130

o Perceber o que é pedido,

associando “problema” a

algo negativo (deve ser

reforçado pelo professor o

significado de problema e o

que se pretende com esta

questão).

o Não participar devidamente

na discussão por falta de

compreensão ou por timidez.

o Se agrupar com os

respetivos colegas.

mostrem não estar a

compreender o que é

discutido, dirigindo-se

convenientemente para

esses alunos. O professor

deve promover a discussão

para todos os alunos.

• Após a discussão, o

professor pode,

convenientemente,

escrever no quadro o

problema desta tarefa, ou

seja, a resposta a esta

questão. Exemplo: “Por

que razão estes três

elementos químicos que

podem ser usados como

constituintes das baterias

dos telemóveis estão no

mesmo grupo?”, ou: “O

lítio, o sódio e o potássio

são todos do grupo 1 e

todos podem ser usados de

igual forma nas baterias

dos telemóveis”.

• Posteriormente, o professor

faz os grupos de alunos,

consoante o número de

alunos que se encontra na

sala.

131

2. Planifiquem

uma atividade que

vos permita

estudar o problema

colocado pelos

amigos. (Não se

esqueçam de

escrever os

cuidados de

segurança a seguir

durante a

realização da

atividade).

13

min

Os alunos, em grupo,

planificam uma atividade que

permita observar as

características semelhantes dos

três elementos (neste caso, a

reação química dos elementos

lítio, sódio e potássio com a

água).

Exemplo 1 (descritivo):

Enche-se uma tina com água.

Retira-se, com uma pinça, um

pedaço de uma das substâncias

do seu recipiente e corta-se um

pequeno pedaço com o bisturi

num quadrado de vidro.

Coloca-se, com a pinça, o

pedaço cortado dentro da tina

com água e observa-se o que

acontece. Repetir o

procedimento para todas as

substâncias: lítio, sódio e

potássio.

Exemplos 2 (etapas):

- Colocar água numa tina.

• O professor deve abrir, se

necessário, uma pequena

discussão que direcione os

alunos para a experiência

da reação química destes

elementos metálicos com a

água. Questões

orientadoras: “O que

queremos verificar destes

três elementos?”, “Será que

temos alguma

possibilidade de ver uma

reação dos elementos numa

mesma circunstância?”.

• O professor circula pela

sala para apoiar os alunos

na planificação,

respondendo a eventuais

dúvidas relativamente a

como se elabora uma

planificação (estrutura,

etapas, etc.); e a aspetos

específicos desta atividade

laboratorial, tais como: em

que estado estão os

reagentes e como se deve

manuseá-los; que materiais

existem no laboratório e

quais os seus nomes, por

exemplo.


(Química):

Saber elaborar a

planificação de uma

experiência laboratorial.


Mostra capacidade ao nível

da planificação de

experiências laboratoriais,

quanto à sua correção,

rigor e completude.

---

132

- Retirar-se um pedaço da

substância em estudo, cortar

um pedaço mais pequeno.

- Colocar o pedaço dentro da

tina com água.

- Material/reagentes

necessários: substâncias

elementares lítio, sódio e

potássio, água; tina, pinça,

bisturi, quadrado de vidro.

Nota: é possível que os alunos

refiram outros objetos de

corte, bem como outros

objetos que sirvam para

agarrar as substâncias.

Dificuldades em:

o Saber como se elabora uma

planificação.

o Elaborar a planificação

completa, faltando algumas

etapas e/ou

materiais/reagentes.

o Se lembrar do nome do

material que deseja escrever;

• O professor deve aludir ao

facto destas substâncias

estarem nos seus frascos

em pedaços grandes e que

é possível cortá-los. Esta

alusão é importante por ser

provável que os alunos

pensem não ser possível

cortar uma substância que

podem ter ouvido falar

como sendo um metal e/ou

para dar aos alunos uma

visualização do estado

(sólido) em que estarão as

substâncias que vão ser

manuseadas.

• Após esta alusão deve ser

referido que basta uma

pequena quantidade de

substância para se observar

a reação.

• Depois dos alunos todos

terem escrito, o professor

deve pedir que alguns dos

alunos partilhem o que

escreveram para

planificação da atividade.

Discutir com os alunos a

planificação e as regras de

segurança (idealmente,

133

o Saber em que estado se

encontram os reagentes,

tornando menos óbvia a

escolha dos materiais para os

manusear.

o Organizar, sabendo o que

quer escrever, mas não

sabendo como organizar as

ideias.

óculos de proteção, bata de

proteção e luvas).

3. Realizem a

atividade, tendo

em conta o que

planificaram.

Cumpram os

cuidados de

segurança.

24

min

Juntamente com o professor,

os alunos realizam a atividade

planificada. Um dos alunos

(ou mais do que um) faz a

reação com o lítio.

(Pois os outros dois metais são

demasiado reativos e devem

ser manuseados pelo

professor)

• [O professor coloca todo o

material necessário no

laboratório: tina vazia, os

frascos com os três metais

alcalinos, pinças, quadrado

de vidro (serve como

base), bisturis ou outros

objetos cortantes.]

• Antes de efetuar a

experiência, o professor

mostra os conta-gotas com


(Química):

Saber realizar uma

experiência laboratorial,

seguindo a planificação e

tendo em consideração os

respetivos cuidados de

segurança.

Água;

Lítio, sódio e

potássio

metálicos;

Tina;

Pinças;

Bisturis;

134

Na atividade, o metal é

colocado na tina com água,

começando a reagir com a

mesma e libertando um gás

visível e com cheiro intenso.

Devido à fenolftaleína, a

região da água onde ocorre

reação torna-se carmim,

indicando uma alteração de

pH, de neutro para

básico/alcalino.

Após a experiência, o aluno

participa ativamente na

discussão promovida pelo

professor relativamente ao teor

alcalino/básico que a solução

adquiriu, ao gás libertado e ao

“desaparecimento” da

substância em estado sólido.

Dificuldades em:

o Efetuar a experiência, não

conseguindo manusear

corretamente o material,

quer no corte, quer no

transporte das substâncias.

o Compreender a noção de

alcalinidade/basicidade, não

solução de fenolftaleína,

referindo que devem ser

postas umas gotas da

mesma na tina com água

antes de se colocar a

substância. Refere que

depois da experiência se

discutirá a razão para tal

(para não suscitar

confusões no raciocínio

dos alunos).

• O professor deve ter em

atenção que devem ser

colocadas iguais

quantidades de substância

para fins comparativos

mais coerentes,

explicitando-o orientando

os alunos no corte dos

metais.

• Durante o corte dos metais,

o professor deve enfatizar

o facto de serem maleáveis

(característica física dos

metais).

• Deve também enfatizar o

brilho após o corte

(característica física dos

metais). Deve ser referido

que o brilho se perde e

Bases de

vidro;

135

associando esse facto a nada

relevante.

o Perceber porque é que a

substância “desaparece”, não

assumindo que a mesma se

encontra ainda na solução.

o Participar na discussão, por

timidez ou falta de

compreensão do que

aconteceu.

perguntado a razão para

tal. Questões: “Por que

razão acham que o brilho

se perde se se deixar as

substâncias expostas ao

ar?”, “O que acontece com

o ferro, por exemplo?”. Se

for conveniente, fazer a

associação da ferrugem

como a oxidação do ferro

(isto é, a reação do ferro

com o oxigénio) com a

perda de brilho dos metais

em estudo.

• Após a experiência com o

lítio, observa-se a cor

carmim da fenolftaleína. O

professor discute com os

alunos este facto: a

fenolftaleína é uma solução

que é incolor em pH

neutro, mas muda para

uma cor carmim num meio

alcalino/básico. O

professor deve recordar

que as soluções com

hidróxidos são

alcalinas/básicas, conceito

que deram no 8º ano).

Questões orientadoras:

136

“Qual é o pH/acidez da

água?”, “A solução tornou-

se mais ácida, mais

alcalina/básica ou

manteve-se neutra?”, “Que

evidência têm para dizer

isso?”.

• O professor pode referir

que o pH/acidez pode ser

medido com um papel

indicador em vez da / para

além da fenolftaleína.

• Pede também que os

alunos notem o gás

libertado e refere que tem

importância para se

perceber a reação que

ocorreu.

• O professor refere que, por

razões de seguranças, as

experiências com as outras

duas substâncias irão ser

feitas pelo professor.

• O professor deve chamar a

atenção aos alunos para

compararem a reatividade

entre as três substâncias.

4. Representem a

reação química em

estudo por uma

9

min

O aluno representa uma das

reações químicas.

• Antes dos alunos

começarem a responder a

esta questão (ou durante), o


(Química):

Quadro e

caneta/giz

137

equação química

ou um esquema de

palavras.

Exemplo 1 (lítio, equação

química):

2 𝐿𝑖(𝑠) + 2 𝐻2𝑂 (𝑙) →

→ 2 𝐿𝑖𝑂𝐻 (𝑎𝑞) + 𝐻2 (𝑔)

Exemplo 2 (sódio, esquema de

palavras):

Sódio (s) + água (l) →

Hidróxido de sódio (aq) +

Dihidrogénio (g)

Dificuldades em:

o Saber que reação se dá;

o Acertar a equação;

o Associar o gás libertado à

molécula de hidrogénio (H2);

o Perceber porque é que a

reação se dá (porque é que o

metal prefere tornar-se um

ião para depois se ligar ao

professor pode fazer uma

breve discussão acerca do

que aconteceu, com as

seguintes questões

orientadoras: “O que

aconteceu durante esta

reação?”, “Que substâncias

havia antes e depois da

reação?”, “Podem

desaparecer elementos

durante uma reação?”, “O

que pode ser o gás?”.

• O professor refere que

podem escolher apenas

uma das reações (lítio,

sódio ou potássio) para

representar a reação

química.

• O professor, ao longo desta

discussão pode escrever no

quadro as informações

relativas à discussão, para

ajudar os alunos a

responder à questão 2 desta

parte.

• Deve circular pela sala

para verificar o que os

alunos escrevem e para

responder a eventuais

dúvidas.

Saber representar a

equação química de uma

reação química observada.


Mostra capacidades ao

nível da representação

simbólica quanto à escrita

da equação química de

uma reação química.

Mostra compreensão e

conhecimento científicos

sobre a reação ocorrida.

Computador

Projetor

PowerPoint

138

hidróxido do que se manter

neutro como estava);

o Compreender a função da

fenolftaleína, confundindo-a

como parte da reação

química em estudo;

o Compreender porque é que a

água se deve encontrar nos

reagentes, mas não nos

produtos;

o Compreender que o

hidrogénio gasoso se forma

com dois átomos de

hidrogénio e não com um,

escrevendo nos reagentes H

(s), por exemplo.

o Perceber que as três reações

se trataram de um mesmo

tipo de reação (reação de

oxidação-redução: tipo de

reação não relevante para o

aluno).

• O professor deve referir

que a água não se coloca

na parte dos produtos da

reação química pois está

em excesso e, por isso, a

água que sobra não é

relevante para o estudo da

equação (caso a situação

surja);

• Depois de todos os alunos

responderem à questão, o

professor deve promover

uma nova discussão quanto

ao acerto da equação,

referindo que o gás

formado é composto por

moléculas de 𝐻2 e não por

átomos isolados de 𝐻, por

este ser mais estável ligado

a outro 𝐻. Deve ser usado

o quadro (ou slides

PowerPoint) para a

explicação/ajuda no acerto

da equação.

• É importante explicitar que

a fenolftaleína não faz

parte da reação que se

estuda, servindo apenas

139

como indicador da acidez

da solução.

5. Expliquem a

que se deve o

caráter químico da

solução resultante

com base na

resposta à questão

anterior.

10

min


caráter básico/alcalino se deve

aos hidróxidos formados na

reação. Os hidróxidos de lítio,

sódio e potássio têm caráter

básico/alcalino, aumentando o

pH da solução. Isso é visível

pela mudança de cor da

solução (através da

fenolftaleína) ou pela tira de

papel medidora de pH.

Dificuldades em:

o Saber o que significa caráter

químico.

o Perceber quais os produtos

da reação (hidróxido

metálico e hidrogénio

gasoso).

o Perceber o que é a

basicidade/alcalinidade.

o Saber que os hidróxidos

metálicos têm caráter

básico/alcalino.

o Relacionar os hidróxidos

serem alcalinos/básicos com


sala para verificar as

respostas dos alunos e

responde a eventuais

dúvidas.

• Devem ser respondidas as

dúvidas de modo a não dar

resposta à questão e

fazendo alusão ao que foi

dado no ano anterior (8.º

ano).

• Se houver muita

dificuldade por parte da

maioria dos alunos, o

professor pode, se achar

conveniente, promover

uma pequena discussão em

turma que aluda ao ano

anterior (8.º ano) e que

abranja os tópicos: o

significado de caráter

químico, hidróxidos

metálicos serem

alcalinos/básicos;

fenolftaleína se tornar

carmim em soluções com

esse caráter químico.


(Química):

Saber que se formam

hidróxidos na reação de

metais alcalinos com a

água.

Compreender qual a razão

de a solução resultante ter

caráter alcalino (presença

de hidróxidos).

Saber a função da

fenolftaleína no processo.



conhecimento científico

sobre

---

140

a solução ganhar esse caráter

químico, não percebendo

que os hidróxidos fazem

parte da solução resultante

sendo esta, agora, mais

básica/alcalina.

o Ter uma resposta coerente e

completa.

o Trabalhar em grupo para

chegar a uma resposta

coerente e completa.

• O professor deve reforçar

que a fenolftaleína não

entra na reação, sendo que

a reação se daria sem a

mesma.

6. Apresentem à

turma a resposta à

questão anterior.

12

min

Um dos grupos de alunos

voluntaria-se e dirige-se para a

frente da sala. Explica aos

colegas a sua resposta à

questão anterior: como os

hidróxidos metálicos têm um

caráter básico/alcalino, a

solução também o tem. A

solução é básica/alcalina e a

evidência disso é a

fenolftaleína ter-se tornado

carmim / o papel indicador de

pH indicar um caráter

alcalino/básico.

Dificuldades em:

• O professor pede que um

grupo voluntário se levante

para explicar aos colegas a

sua resposta à questão

anterior.

• O professor pode ir dando

ajudas aos alunos que se

voluntariaram, através de

questões para eles e para

toda a turma, como: “O

que foi falado em relação

aos hidróxidos

metálicos?”, “O que é o

caráter químico de uma

solução?”, “Qual é o

caráter químico dos

hidróxidos metálicos?”,

“Que evidências têm para


(Química):

Saber explicar o raciocínio

sobre a reação dos metais

alcalinos com a água e as

características da solução

resultante (caráter

químico);

Perceber a explicação dos

colegas e relacioná-la com

o seu raciocínio prévio.

Quadro e

caneta/giz

(se os alunos

pretenderem)

141

o Comunicar, quer por

timidez, quer por não

conseguirem expor as suas

ideias.

o Organizar as ideias e o

discurso, quer como grupo,

quer individualmente.

o Ter respondido à questão

anterior, não sabendo

explicar agora aos colegas o

caráter químico da solução.

concluir que a solução se

tornou alcalina/básica?”.

• Caso nenhum grupo se

voluntarie, o professor

pode discutir com a turma

esta mesma questão,

através das questões

orientadoras apresentadas

no ponto anterior.

7. Respondam à

questão inicial.

5

min

É respondida a questão: “Qual

é a relação entre os elementos

lítio, sódio e potássio serem

todos potencialmente usadas

como constituintes das baterias

dos telemóveis e estarem todos

no grupo 1?”. Os alunos

respondem que, como os

elementos apresentam

características semelhantes

poderão ter o mesmo papel nas

baterias dos telemóveis, neste

caso formarem os respetivos

iões. Encontram-se todos no

grupo 1 por apresentarem

características semelhantes.


sala, verificando as


responde a eventuais

dúvidas.

• Devem ir sendo dadas, se

conveniente ou necessário,

algumas

indicações/orientações em

voz alta para a turma. Por

exemplo: “Qual era a

questão inicial?”, “O que

se concluiu após se ter

feito as reações com os três

elementos do mesmo

grupo?”, “Não eram o

mesmo elemento, mas as

reações foram parecidas.

Porquê?”, “O que têm de


(Química):

Saber referir a semelhança

de propriedades dos

elementos do grupo 1 (lítio,

sódio e potássio);


(STEM):

Perceber que elementos

diferentes podem ter

potencialidades

semelhantes em aplicações

tecnológicas (ciência,

tecnologia).


---

142

Dificuldades em:

o Saber ou lembrar qual era a

questão inicial;

o Elaborar uma resposta

coerente e completa: 1)

esquecendo a importância de

os elementos terem um papel

específico nas baterias e,

portanto, devendo ter uma

característica específica, que

é semelhante nos três

elementos; 2) esquecendo de

relacionar o contexto inicial

(baterias) com a química

(elementos do grupo 1); 3)

relacionando os contextos da

tecnologia (bateria) e da

química (elementos do grupo

1) mas apenas relacionando

os elementos estarem no

grupo 1 e não o facto de

terem características

semelhantes, por exemplo.

importante estes três

elementos para o

funcionamento das

baterias?”.

Mostrar capacidade de

interpretação da pergunta

inicial em relação à

experiência efetuada;

Mostrar capacidade ao

nível do processo de

raciocínio ao elaborar uma

conclusão com base em

evidências.

143

Part

e 2 –

Rea

tivid

ad

e d

os

met

ais

alc

ali

nos

Introdução da

parte 2 da tarefa.

10

min

37

min

O aluno participa ativamente

na discussão, procurando dar

resposta às questões

orientadoras.

Os elementos não existem na

natureza no seu estado natural,

pois rapidamente reagem com

o que os rodeia.

“São guardados em frascos de

parafina/óleo pois estas

substâncias repelem a água (ou

não são miscíveis com a água),

fazendo com que os metais

alcalinos não entrem em

contacto com a água (nem com

o ar).”


tarefa lendo o pequeno

texto da folha e pedindo

que os alunos respondam

às questões seguintes.

• O professor deve

promover uma pequena

discussão prévia segundo

as seguintes questões

orientadoras: “Por que

razão é que estes

elementos não são

encontrados no seu estado

natural na natureza?”,

“Por que razão, após

serem obtidos no seu

estado de substância

elementar/natural, são

guardados em frascos

com parafina/óleo?”, “Já

alguma vez misturaram

óleo e água? O que

acontece?”.


(Química):

Conhecer e compreender

alguns procedimentos na

recolha de substâncias

reativas.


(STEM):

Compreender alguns dos

procedimentos no

armazenamento de

substâncias ao nível de

laboratório e industrial

(ciência, engenharia).


Mostra capacidades de

discussão positiva com a

turma.

---

1. Expliquem aos

engenhocas a que

se deve a elevada

reatividade dos

elementos lítio

12

min

O aluno responde que a

elevada reatividade dos

elementos deve-se ao facto de

terem apenas um eletrão na

camada de valência (ou um

eletrão de valência). Isso faz

com que o átomo tenha muita





dúvidas.

• O professor, caso haja

alunos com dificuldades


(Química):

Compreender e saber

justificar a grande

reatividade dos elementos

do grupo um (lítio, sódio e

---

144

(Li), sódio (Na) e

potássio (K).

facilidade/tendência para o

perder, tornando-se um ião.

Este ião facilmente reage com

o que o rodeia, por exemplo,

com a água (com o hidróxido).

Dificuldades em:

o Concluir que estes elementos

têm apenas um eletrão de

valência.

o Compreender que o facto de

ter um eletrão de valência

leva a este ser perdido mais

facilmente, por não ter em

consideração a regra do

octeto.

o Assumir que a última

camada, após a perda do

eletrão, passa a ser a camada

anterior e não a que continha

o eletrão perdido.

o Perceber a contagem de

eletrões nas várias camadas

energéticas (2 – 8 – 8 – 1,

por exemplo), não

percebendo que os números

se tratam do número de

eletrões e que a sua posição

separada por traços se refere

aos níveis das camadas

em responder, pode ir

dando dicas em voz alta,

para orientar os alunos,

por meio das seguintes

questões, por exemplo:

“Quais são as

características destes

elementos?”, “Lembrem-

se do que aconteceu na

reação com a água, que

transformação química

ocorreu nestes

elementos?”, “A resposta

a esta questão implica os

três elementos, o que têm

em comum?”.

• O professor deve falar da

regra do octeto,

referindo-se à mesma

como a tendência natural

para os elementos na

natureza terem a sua

última camada (camada

de valência) totalmente

preenchida, neste caso,

com 8 eletrões.

• É conveniente que o

professor use slides

PowerPoint ou o quadro

para explicar que a

potássio): terem um eletrão

de valência e, para

preencher totalmente a

camada de valência, têm

muita tendência a perder

esse eletrão.




sobre a reatividade dos

elementos do grupo um;

Mostra capacidade de

elaborar uma justificação e

uma conclusão sobre a


do grupo um.

145

energéticas por ordem

crescente. Não associa, então

o “1” ao eletrão como sendo

o da última camada.

“nova” última camada é a

anterior à que continha o

eletrão de valência que o

átomo perde, sendo que

essa antiga camada de

valência já não existe.

• (Nota para o professor:

nesta tarefa ainda não se

introduz o conceito de

tendência para a

estabilidade como

tendência para os

elementos terem a sua

última camada preenchida,

nem a atração dos eletrões

de valência ao núcleo estar

relacionada com a

distância ao núcleo. Isso

far-se-á em tarefas

seguintes.)

2. Com base na

resposta à questão

anterior,

expliquem aos

engenhocas a que

se deve a variação

da sua reatividade

ao longo do grupo.

15

min

O aluno responde que a

reatividade destes elementos é

crescente pela seguinte ordem:

lítio, sódio e potássio. Ou seja,

o lítio é o menos reativo e o

potássio o mais reativo.

Justificar que isto se deve ao

crescente raio atómico, que faz

com que os eletrões de

valência se encontrem





dúvidas.

• O professor deve sugerir

que os alunos identifiquem

os elementos em estudo na

tabela periódica, para

poderem dar resposta a esta


(Química):

Compreender e saber

justificar o aumento da

reatividade ao longo do

grupo, dos elementos do

grupo um: número de

camadas aumenta, logo

raio atómico aumenta, logo

Quadro e

caneta/giz;

(ou slides

PowerPoint)

146

sucessivamente mais afastados

do núcleo e que, por isso,

sejam por ele menos atraídos.

Dificuldades em:

o Perceber a contagem de

eletrões por meio da

configuração eletrónica (2 –

8 – 8 – 1, por exemplo), não

percebendo o limite do

número de eletrões em cada

nível nem percebendo que

da esquerda para a direita

deste esquema há um

afastamento sucessivo da

camada em relação ao

núcleo.

o Compreender como a

distância ao núcleo

influencia a facilidade de

perda do eletrão de valência.

o Relacionar este esquema

com o modelo atómico de

Bohr.

questão (pois pretende-se

chegar a uma regra “ao

longo do grupo” sendo

necessário saber qual a sua

ordem ao longo do grupo).

• Após os alunos terem

pensado nas respostas e,

alguns, respondido, o

professor deve, se achar

conveniente, esquematizar

no quadro (ou com slides

PowerPoint) a

configuração eletrónica da

maneira que está no

manual dos alunos: 2 – 8 –

8 – 1 (exemplo do

potássio). Desta forma

explicar aos alunos, de

forma sucinta, que a

distância do eletrão ao

núcleo é o equivalente de

estar menos “agarrado” ao

mesmo.

• O professor deve relembrar

que este esquema

representativo dos eletrões

nos vários níveis diz

respeito ao modelo

atómico de Bohr. Pode

pedir a algum aluno que

uma maior distância entre a

camada de valência e o

núcleo, logo menor atração

entre os eletrões desta

camada e o núcleo.




sobre o aumento da


do grupo um;


elaborar uma justificação e

uma conclusão sobre o

aumento da reatividade dos

elementos do grupo um.

147

explique em voz alta em

que consiste este modelo.

Vai

mais

alé

m…

Introdução à

última parte da

tarefa: Vai mais

além… e leitura do

texto.

5

min

17

min

Os alunos que intervieram

como Beatriz e Gonçalo na

leitura anterior, leem o texto.


parte “Vai mais além…”

da tarefa referindo que

neste momento os alunos

terão que formar uma

opinião relativamente aos

três elementos com base

em algumas evidências.

• O professor pede aos

alunos que intervieram nas

leituras como Beatriz e

Gonçalo para voltarem a

ler.

• Se quiser e se sentir

confortável, o professor

pode reforçar a turma

dizendo, dentro da

honestidade, que fizeram

um bom trabalho até agora

e que esta é a última parte

da tarefa.

----- ---

148

1. Diz qual é a tua

opinião e justifica

com base nas

evidências do

Gonçalo.

12

min

O aluno responde (exemplos 1,

2 e 3):

1: O lítio é a melhor opção,

pois tem uma alta eficiência

energética, um custo de

produção moderado e um

tempo de vida média. A única

desvantagem é existir em

pouca quantidade no planeta

Terra.

2. O sódio é a melhor opção

pois, para além de ter uma

eficiência energética e um

custo de produção moderados,

existe em grande abundância

no planeta Terra.

3. O potássio é a melhor

opção, pois, para além de

existir em grande abundância

no planeta Terra, tem uma

eficiência energética moderada

e tem um longo tempo de vida.

Dificuldades em:

o Organizar as suas ideias na

resposta pretendida, segundo

os dados das evidências.





dúvidas.

• O professor pode fazer, se

necessário, uma breve

revisão sobre notação

científica usando o quadro.


(Química):

Conhecer factos sobre

alguns elementos do grupo

um da tabela periódica.


(STEM):

Compreender a aplicar

conhecimentos

matemáticos relativos a

leitura de gráficos:

histogramas (matemática);

Saber que na elaboração de

um produto se devem ter

em conta vários fatores:

ambientais, económicos e

sociais (tecnologia,

engenharia);

Saber elaborar uma escolha

com base em diversos

Quadro e

caneta/giz

(para a

revisão sobre

notação

científica, se

necessário)

149

o Interpretar os gráficos da

abundância dos elementos:

na atribuição de cada barra

do histograma a um

elemento e na separação dos

histogramas para o caso da

crosta terrestre e da água do

mar.

o Compreender os valores em

notação científica.

fatores, apresentando um

raciocínio de maior nível.




relativo à leitura de

gráficos e análise de

tabelas;

Mostra capacidade ao nível

do raciocínio para elaborar

uma conclusão justificada,

rigorosa e completa de uma

escolha com base em

diversos fatores.

150

Discussão final

sobre a parte “Vai

mais além…”.

Sobre o avanço

tecnológico atual e

as suas limitações.

O aluno participa ativamente

na discussão, partilhando as

suas respostas, colocando

questões que lhe

surgiram/surjam, respondendo

às questões que surjam e

colaborando com o

desenvolvimento da discussão

apresentando argumentos

coerentes e válidos,

relacionados com o que foi

sendo dito pelos colegas e pelo

professor.

Dificuldades em:

o Participar na discussão, quer

por falta de compreensão

dos temas abordados, quer

por timidez.

o Expor as ideias com as quais

formulou a sua resposta à

questão anterior.

o Compreender o que está a

ser discutido.

• O professor, neste

momento da aula, deve

iniciar uma discussão final

que aborde algumas das

respostas dos alunos.

• No final da discussão pode

ser sugerido que um (ou

alguns) dos alunos veja(m)

qual é a sua bateria.

Provavelmente será a

bateria de ião-lítio, a mais

usada hoje em dia. Neste

momento, deve ser

discutida esta razão, visto

que os elementos sódio e

potássio parecem ser mais

adequados para

constituintes da bateria

segundo estas três

evidências. Deve ser

discutido que talvez a

tecnologia ainda não esteja

suficientemente avançada

para fazer baterias de sódio

e potássio rentáveis e

eficazes.

• Deve ser referido que as

evidências apresentadas

são baseadas apenas em

algumas das muitas


(STEM):

Reforçar o conhecimento

sobre as consequências e

os aspetos a ter em conta

sobre o avanço

tecnológico;

Saber expor as ideias numa

discussão sobre problemas

de contexto real e atual.


Mostra que adquiriu

conhecimentos

relacionados com a tarefa;


expor as suas ideias e de

argumentar dentro do

contexto da discussão.

151

baterias que existem com

esses mesmos elementos:

lítio, sódio e potássio.

Referências bibliográficas

Abundância dos elementos:

Lide, D. R. & Haynes, W. M. (Eds.). (2014). CRC handbook of physics and chemistry. (95.ª ed). DOI (ISBN): 978-1-4822-0868-9 (eBook –

PDF).

Eficiência energética, tempo de vida e custos de produção das baterias de ião lítio, sódio e potássio:

https://en.wikipedia.org/wiki/Potassium-ion_battery (custo de produção baixo das baterias de ião potássio)

http://jes.ecsdl.org/content/164/6/A1234.abstract (custo de produção baixo das baterias de ião potássio)

https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium-ion_battery (tempo de vida curto das baterias de ião sódio)

http://www.folkecenter.dk/mediafiles/folkecenter/pdf/PRESENTATION-BATTERIES-new.pdf (custo de produção baixo das baterias ião

potássio; custo de produção moderado e eficiência energética média das baterias de ião sódio)

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsami.6b07989 (tempo de vida longo das baterias de ião potássio)

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.7b01764 (tempo de vida longo das baterias de ião potássio)

https://en.wikipedia.org/wiki/Potassium-ion_battery

http://jes.ecsdl.org/content/164/6/A1234.abstract

https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium-ion_battery

http://www.folkecenter.dk/mediafiles/folkecenter/pdf/PRESENTATION-BATTERIES-new.pdf

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsami.6b07989

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.7b01764

152

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201703772/full (custos de produção moderado das baterias de ião sódio)

https://phys.org/news/2015-03-na-ion-batteries-closer-li-ion.html (eficiência energética média das baterias de ião sódio; eficiência energética

alta das baterias de ião lítio)

https://en.wikipedia.org/wiki/Potassium-ion_battery (eficiência energética moderada das baterias de ião potássio)

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201703772/full

https://phys.org/news/2015-03-na-ion-batteries-closer-li-ion.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Potassium-ion_battery

153

Apêndice A.2 – Tarefa 2 (Calçada portuguesa)


- (2.4) Identificar, na tabela periódica, elementos que existem na natureza próxima de nós e outros que na Terra só são produzidos artificialmente.

- (2.9) Explicar a semelhança de propriedades químicas das substâncias elementares correspondentes a um mesmo grupo (1, 2 e 17) atendendo à sua

estrutura atómica.

- (2.11) Justificar, recorrendo à tabela periódica, a formação de iões estáveis a partir de elementos químicos dos grupos 1 (lítio, sódio e potássio), 2

(magnésio e cálcio), 16 (oxigénio e enxofre) e 17 (flúor e cloro).


Resposta esperada e


alunos

Ação do professor

Objetivo de

aprendizagem e

avaliação

Materiais

didáticos

Intr

od

uçã

o

Introdução oral da

tarefa.

4

min

10

min

-----


tarefa, referindo que o

contexto tratado é o da

calçada portuguesa e que

se abordarão alguns

elementos da tabela

periódica.

• O professor pode

explicitar que abordar-se-

á este tópico, por um

lado, com uma perspetiva

da química, por outro,

com uma perspetiva das

suas aplicações.

----- -----

154

Leitura do texto

introdutório.

6

min

Um dos alunos voluntaria-se

e lê, em voz alta, o texto

introdutório.

• O professor pede a um

aluno que se voluntarie

para ler.

----- -----

Part

e 1

1. Pesquisem uma

resposta para a questão

colocada pelo Niklas

(Qual será a

constituição química

destas pedras?).

6

min

99

min

Os alunos pesquisam no

computador ou no

smartphone qual a

composição química das

pedras.

Os alunos respondem que é o

calcário. E que a pedra

calcário, por definição é uma

pedra que contenha mais do

que 30% de carbonato de

cálcio. Pode referir que as

principais impurezas são as

sílicas, argilas, fosfatos,

carbonato de magnésio, entre

outros.

Dificuldades em:

o Saber o que pesquisar, isto

é, o que escrever no motor

de busca.

o Não perceber a definição

de calcário (> 30% de

carbonato de cálcio).

o Aceitar a definição de

calcário, por bastar 30%

de carbonato de cálcio



pesquisas e as respostas

dos alunos e responder a

eventuais dúvidas.


que para terem

informações credíveis

devem pesquisar em mais

do que um site.

• Se for verificada uma

dificuldade na

compreensão da definição

de calcário como sendo

este ser uma pedra que

contenha mais de 30% de

carbonato de cálcio na

sua composição, o

professor pode promover

uma discussão em turma

com as questões

orientadoras: “Que

informações têm em

relação às pedras da

calçada?”, “E qual é a

composição química do

calcário?”, “Se uma pedra

Objetivos de

aprendizagem (Química):

Saber a composição

química de um material

existente no planeta Terra

(calcário);

Ter noção da constituição

de um composto químico:

ligação entre vários

átomos em diferentes

proporções.

Objetivos de

aprendizagem (STEM):

Saber pesquisar na

internet informações

relacionadas com a

ciência (tecnologia).


Mostra correção e rigor na

resposta;

Computador

/smartphone

e internet.

155

para ser considerado

calcário.

tiver 20% de carbonato de

cálcio, consideramo-la

calcário?”, “E se for

50%?”.


pesquisar e extrair

informação relevante.

2. Escrevam a fórmula

química do constituinte

principal da pedra e

identifiquem os

elementos associados.

3

min

Os alunos respondem que a

fórmula química do

carbonato de cálcio é:

CaCO3. Os elementos

associados são o cálcio, o

carbono e o oxigénio.

Dificuldades em:

o Saber o que é “fórmula

química”.

o Associar a fórmula

química ao nome do

composto.

o Saber que o composto é a

ligação química entre

todos os elementos nele

presentes (Ca, C e O).

o Compreender de que

maneira estes elementos se

ligam.

o Compreender porque é que

CO3 é apenas um nome,

quando estão lá mais do

que um elemento.




tirar eventuais dúvidas.

• O professor, após os

alunos terem

respondido, deve abrir

uma discussão com a

turma onde se procure

perceber como é que a

fórmula química está

associada ao nome do

composto: o CO3 diz

respeito ao nome

carbonato e o Ca ao

cálcio. Estando os dois

ligados quimicamente,

o nome do composto é

carbonato de cálcio e a

fórmula química é a

junção direta da

fórmula de cada um.

• Se surgir a questão do

que é o carbonato, o

professor pode referir

(ou explicar

Objetivos de


Saber escrever uma

fórmula química:

utilização dos símbolos

químicos dos elementos

constituintes, primeiro e

depois os catiões e depois

aniões (neste caso, ligação

iónica: não é crucial para

o 9.ºano) e número maior

do que um de um mesmo

átomo apresentado no

canto inferior direito do

símbolo químico desse

átomo;

Ser capaz de associar o

nome de um composto

com a sua fórmula

química.


-----

156

o Compreender o significado

do 3 no canto inferior

direito do O (oxigénio).

o Perceber por que razão se

escreve a fórmula dessa

maneira, questionando-se

por que razão se coloca o

cálcio em primeiro lugar.

sucintamente) que ião

carbonato é o nome que

se dá ao composto

formado por um

carbono e três

oxigénios. Pode referir

que estes iões têm carga

-2.

Mostra compreensão ao


abstrata e apresentar

correção e rigor nessa

representação.

3. Recorram à tabela

periódica para

identificarem qual dos

elementos, indicado na

questão anterior, faz

parte do grupo 2.

2

min

Os alunos respondem que é o

cálcio.

Dificuldades em:

o Localizar o elemento em

questão.

o Saber o qual é o grupo 2.

-----

Objetivos de


Selecionar um elemento

constituinte de um

composto e associar o seu

nome ao seu símbolo

químico (cálcio, Ca, neste

caso).

-----

4. Planifiquem uma

atividade que vos

permita responder à

questão dos

engenhocas.

13

min

Os alunos planificam a

seguinte atividade:

Reagentes: magnésio e

cálcio, água. (soluções para

verificar acidez: tintura de

tornesol [opcional] e

fenolftaleína).

Material: copos de

combustão, colher de

combustão, tubos de ensaio,

bisturi, pinça.


que nesta questão

podemos fazer a

planificação todos em

conjunto.

• Pode fazer alusão à tarefa

anterior: “Será que

podemos fazer como na

tarefa anterior?”; “O que

se fez na tarefa

anterior?”; “Há outras

maneiras de verificar as

características destes

Objetivos de


Saber fazer a planificação

de uma experiência

laboratorial, neste caso,

da reação dos metais

alcalinoterrosos com o

oxigénio e dos óxidos

formados com a água;


-----

157

Procedimento: Colocar a

substância em estudo na

colher de combustão.

Aquecer a mesma à chama

da lamparina até ficar

incandescente. Introduzir a

colher dentro do copo de

combustão e tapar.

Terminada a combustão,

agitar o conteúdo do copo e

colocá-lo em tubos de ensaio

com a fenolftaleína (e o

tornesol).

elementos”; “A reação

com a água é muito lenta,

podemos fazer de outra

forma? “; “Para tal,

sugiro este procedimento:

podemos fazer reagir

estas substâncias com o

oxigénio e depois

misturar os produtos com

água e ver o que

acontece”.

• Dada a abertura da

questão, o professor deve

ir orientando os alunos

em voz alta, lembrando

que estes elementos são

metálicos, logo reagem

com o oxigénio. Deve

também fazer referência

aos materiais que

poderão ser necessário,

discutindo-o com os

alunos.

• Se se misturarem os

produtos desta reação, os

óxidos metálicos, com

água, obter-se-ão os

hidróxidos obtidos na

tarefa anterior.


nível da planificação,

apresentando uma

planificação correta e

completa;


raciocínio quanto a propor

uma planificação para dar

resposta a um problema

científico.

158

5. Realizem a atividade

que planearam.

28

min

Por precaução, e pelos

perigos que esta atividade

apresenta, é o professor

quem realiza a atividade.

Alguns alunos poderão

ajudar e realizar parte da

atividade para os colegas.


perguntar o que são os

sólidos formados que

caem no copo de

combustão. Ajudar os

alunos a concluir que são

os óxidos desses metais:

“com que substância

estão os metais a

reagir?”, “se os produtos

se originam da reação

com o oxigénio, como se

podem chamar?”.

Objetivos de


Saber realizar uma

experiência laboratorial,

seguindo a planificação e

tendo em consideração os

respetivos cuidados de

segurança.

Reagentes:

cálcio e

magnésio

metálicos,

água com

fenolftaleína;

Material de

laboratório:

Copo de

combustão,

pinça, colher

de

combustão,

lamparina.

6. Registem o que

observaram. Refiram

qual é o caráter

químico das soluções

obtidas.

9

min

Os alunos respondem que as

substâncias ficaram

incandescentes ao serem

colocadas na chama e os

produtos da reação, os

óxidos ao caírem nos copos

de combustão com água e

fenolftaleína, verificou-se

alteração de cor para rosa-

carmin, o que indica que a

solução é básica/alcalina.





dúvidas;

• Deve remeter para a

tarefa anterior, na qual se

efetuou uma experiência

semelhante (reação de

metais com água,

resultando numa solução

alcalina). De referir que

desta vez quem reage

com a água são os óxidos

dos metais e não os

metais diretamente.

Objetivos de


Saber que a reação de

metais com o oxigénio

origina óxidos metálicos e

que a reação desses

óxidos com a água origina

hidróxidos.

Saber que uma solução se

pode verificar alcalina

com a fenolftaleína.

Concluir que esta é uma

solução alcalina.

159

Saber relacionar os

resultados desta

experiência laboratorial

com a dos metais

alcalinos (grupo 1).




sobre os produtos de

reação e o seu caráter

químico;


compreensão científica e

interpretação correta e

completa sobre os

acontecimentos da

experiência laboratorial.

7.a. Escrevam, através

de uma equação

química ou um

esquema de palavras, a

reação química que

ocorre entre cada

elemento e o oxigénio.

7

min

Os alunos respondem:

2𝑀𝑔(𝑠) + 𝑂2(𝑔)→ 2𝑀𝑔𝑂(𝑠)

ou

2𝐶𝑎(𝑠) + 𝑂2(𝑔)→ 2𝐶𝑎𝑂(𝑠)

• O professor deve circular

pela sala para verificar as



dúvidas;

• Se considerar pertinente,

o professor pode

escrever no quadro, em

conjunto com os alunos,

as equações químicas.

Objetivos de


Saber escrever uma

equação química (ou um

esquema de palavras) de



Quadro;

Caneta/giz.

160



na relação entre a reação

ocorrida;



simbólica sobre a escrita

de equações químicas.

7.b. Escrevam, através

de uma equação

química ou um

esquema de palavras, a

reação química que

ocorre entre os óxidos

de cada elemento e a

água.

7

min

Os alunos respondem:

𝑀𝑔𝑂(𝑠) + 𝐻2𝑂(𝑙)→ 𝑀𝑔(𝑂𝐻)2(𝑎𝑞)

ou

𝐶𝑎𝑂(𝑠) + 𝐻2𝑂(𝑙)→ 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2(𝑎𝑞)

• Neste momento, o

professor deve chamar a

atenção para os produtos

desta reação (os

hidróxidos) serem

precisamente os produtos

que se originariam se

reagíssemos os metais

diretamente com a água,

segundo a equação

𝑀𝑔 (𝑠) + 2 𝐻2𝑂(𝑙) →𝑀𝑔(𝑂𝐻)2(𝑎𝑞) + 𝐻2(𝑔)

(igual para o cálcio).

Objetivos de


Saber escrever uma

equação química (ou um

esquema de palavras) de





na relação entre a reação

ocorrida;



simbólica sobre a escrita

de equações químicas.

-----

161

8. Expliquem a

reatividade dos

elementos estudados.

15

min

Os alunos respondem que os

elementos estudados são

reativos por terem apenas 2

eletrões de valência. Para

ficarem com a camada de

valência (que é a anterior à

dos seus 2 eletrões de

valência) totalmente

preenchida, têm tendência a

doar os 2 eletrões.

• O professor pode aludir à

tarefa anterior, que se

trata do mesmo tipo de

reação e tendência de

reatividade, embora os

eletrões de valência

fossem um em vez de

dois;

• O professor deve discutir

com os alunos sobre a

possibilidade de se

generalizar esta

afirmação para os outros

elementos do mesmo

grupo (pode-se

generalizar pois todos

têm, igualmente, dois

eletrões de valência.

Objetivos de


Compreender a alta

reatividade dos metais

alcalinoterrosos

(tendência a perder dois

eletrões de valência para

ficarem com a camada de

valência totalmente

preenchida).




sobre a reatividade de

metais alcalinoterrosos,

elementos do grupo dois

(magnésio, cálcio).

-----

9. Expliquem como

varia a reatividade dos

elementos ao longo do

grupo.

10

min


reatividade aumenta ao

longo do grupo pois os

elementos tornam-se maiores

e os eletrões da última

camada estão mais afastados

do núcleo, sendo mais fácil

serem retirados.

• O professor deve reforçar

que os alunos devem

justificar a sua resposta;

• Pode ser relembrada a

tarefa anterior, que

consistia no mesmo tipo

de raciocínio;

• Se achas propício, o

professor pode abrir uma

discussão com os alunos

Objetivos de


Compreender o aumento

da reatividade destes

elementos ao longo do

grupo (metais

alcalinoterrosos): raio

atómico sucessivamente

maior, logo menos atração

Quadro;

Caneta/giz.

162

sobre a questão e usar o

quadro para desenhar os

átomos segundo o

modelo atómico de Bohr

para uma melhor

visualização

(dificuldades do mundo

submicroscópico).

dos eletrões de valência

ao núcleo, logo mais

facilidade em perder os

eletrões.




sobre o aumento da


grupo dos metais

alcalinoterrosos.

Vão m

ais

alé

m…

Introdução à parte “Vai

mais além…”

3

min

23

min

Os alunos ouvem o professor

e colocam eventuais

questões.

Dificuldades em:

o Perceber o que é

pretendido;

o Colocar a sua questão.

• Neste momento da

aula, passa-se para a

segunda parte. O

professor deve

introduzi-la, referindo

que se vai construir

uma calçada com o tipo

de pedras que se estão a

abordar;

• Pede que virem as

folhas para a página

suposta e faz um

pequeno resumo do que

se fará a seguir: planear

um modo de se ter a

certeza que um chão

está na horizontal e, de

----- -----

163

seguida, construir um

chão e executar o

planeado para testar o

planeamento e para

verificar a

horizontalidade do

chão.

1. Planeiem um modo

de terem a certeza de

que o chão está na

horizontal.

10

min

Os alunos planeiam diversos

modos de terem a certeza

que o chão está na

horizontal.

Exemplo 1:

Material: tábua, proveta com

água.

Procedimento: colocar a

tábua em cima da calçada, a

proveta em cima da tábua e

verificar que o nível da água

se encontra na horizontal, ou

seja, paralelo aos traços da

proveta.

Exemplo 2:

Material: tábua, suporte

universal, fio e pêndulo.

Procedimento: colocar a

tábua em cima da calçada, o

suporte universal em cima da

tábua e verificar que o fio se

• O professor pode dar

dicas, por exemplo,

dizendo que materiais

podem usar: proveta +

água; ou suporte

universal + pêndulo;

• O professor deve fazer

alusão à gravidade como

elemento essencial para

o fio do pêndulo estar na

vertical e para o nível da

água estar na horizontal.

Objetivos de


Saber planear, com

originalidade, uma

estratégia para um

objetivo específico, com

um conjunto limitado de

materiais (tecnologia,

engenharia).

Compreender conceitos

matemáticos relacionados

com paralelismo e

perpendicularidade, com

ligação a fenómenos

físicos: a gravidade



Mostra capacidade e

originalidade na

164

encontra na vertical, isto é,

paralelo ao suporte universal.

Dificuldades em:

o Elaborar uma ideia;

o Transcrever a ideia da

cabeça para o papel;

o Elaborar um planeamento

completo e rigoroso;

o Perceber o que se

pretende;

o Perceber de que material

se dispõe;

o Compreender e usar os

conceitos matemáticos de

paralelismo e

perpendicularidade;

o Relacionar os conceitos

matemáticos com a física,

nomeadamente a

gravidade no que concerne

o nível da água estar

sempre na horizontal e o

pêndulo estar sempre na

vertical devido à força

gravítica.

elaboração de um

planeamento;

Mostra rigor, correção e

completude num

planeamento;



sobre conceitos


com paralelismo e

perpendicularidade.

2. Coloquem a vossa

ideia em ação.

Escrevam se foi um

sucesso ou não e

10

min

Os alunos executam a

atividade, colocando as

pedras da calçada na areia

(por exemplo, 3x3).


pela sala e ir

perguntando cada ação

dos alunos. Por exemplo,

Objetivos de


165

expliquem os

resultados.

Verificam de seguida,

através da sua planificação,

se a mesma está na

horizontal.

Para o exemplo 1, os alunos

referem que como o nível da

água está sempre na

horizontal, o facto de este ser

paralelo aos traços da

proveta, que por sua vez são

paralelos à base da proveta,

prova que o chão está na

horizontal.

Para o exemplo 2, os alunos

referem que para a base do

suporte universal estar na

horizontal a sua haste deve

estar na vertical, o que pode

ser indicado pelo fio do

pêndulo, que é paralelo à

haste, estar na vertical. Se

sim, como a base do suporte

é paralela ao chão, o chão

estará na horizontal.

Dificuldades em:

se os alunos estão a

colocar a pedra de uma

certa maneira, perguntar

por que razão não a

colocam de outra; se

estão a usar a proveta +

água ou o suporte +

pêndulo, perguntar por

que razão e pedir uma

breve explicação de

como o vão verificar;

• Deve ter em atenção a

participação dos alunos,

visto alguns serem mais

tímidos que outro, pode

haver alunos que não

participam. O professor

deve promover a

participação de todos. Se

algum aluno não quiser

participar na construção

poderá fazer outras

partes da construção,

como ir buscar o

material, verificar a

horizontalidade do chão,

pensar numa nova

estratégia, etc.

Conseguir executar uma

construção com rigor, em

grupo (engenharia);

Conseguir seguir uma

estratégia previamente

planeada, contornando, de

forma engenhosa as

dificuldades que

naturalmente surgem

(engenharia).

Compreender conceitos


com paralelismo e

perpendicularidade, com

ligação a fenómenos

físicos: a gravidade



Mostra rigor e dedicação

ao longo de uma

construção em grupo;

Mostrar capacidade de

aplicar um planeamento

relacionado com

conceitos matemáticos e

166

o Se organizarem como

grupo para a construção da

calçada;

o Colocar as pedras na areia,

que por falta de materiais

próprios, quer por falta de

capacidade/hábito;

o Colocar o chão na

horizontal;

o Testar a horizontalidade

do chão pois: a base do

teste (proveta ou suporte

universal) tem que estar

em contacto com a maior

parte do chão e não apenas

de algumas pedras; a

dimensão das pedras é

muito variável e pode

haver umas demasiado

pontiagudas, tendo que

haver uma seleção

estratégica das pedras;

o Participar, por haver

outros colegas que se

colocam à frente.

físicos, compreendendo-

os corretamente;

Mostra competências para

explicar os resultados

obtidos.

167

Apêndice A.3 – Tarefa 3 (Água da torneira)

- (2.9) Explicar a semelhança de propriedades químicas das substâncias elementares correspondentes a um mesmo grupo (1, 2 e 17) atendendo à sua estrutura atómica. - (2.11) Justificar, recorrendo à tabela periódica, a formação de iões estáveis a partir de elementos químicos dos grupos 1 (lítio, sódio e potássio), 2 (magnésio e cálcio), 16 (oxigénio e enxofre) e 17 (flúor e cloro).


Resposta esperada e

possíveis dificuldades

dos alunos

Ação do professor

Objetivo de

aprendizagem e

avaliação

Materiais

didáticos

Part

e 1

Leitura do texto. 6

min

74

min

Um aluno voluntaria-se

para ler o texto em voz

alta.

Dificuldades em:

o Perceber o tópico do

texto;

o Perceber o texto, por

não saber o significado

de algumas palavras

(e.g.: fluoretação,

intuito, aditivos,

malefícios, composto,

substância, inócua,

ingestão, adversos,

invalidante).

• O professor pede um

voluntário para ler o texto

em voz alta.

----- -----

168

1. Indica o elemento referido

no texto e identifica-o na

tabela periódica.

3

min

O aluno responde Flúor.

Pode referir que este

elemento se encontram no

grupo 17 e no 2.º período

da tabela periódica.

Dificuldades em:

o Identificar o elemento;

o Identificá-lo na tabela

periódica.

-----

Objetivos de

aprendizagem

(Química):

Conhecer um elemento

da tabela periódica

(flúor).

Objetivos de


Conhecer a utilização de

um elemento químico

para benefício do ser

humano, bem como as

suas consequências

quando aplicado em

excesso e a sua

manutenção

(engenharia).



leitura e interpretação de

um texto com conceitos

científicos e de

engenharia.

-----

169

2. Pesquisem algumas (no

mínimo três) das propriedades

do elemento e da sua

substância elementar.

Escrevam a sua configuração

eletrónica. (p.232 e tabela

periódica)

13

min

Os alunos respondem três

ou mais das seguintes

propriedades: estado

gasoso à temperatura

ambiente; ponto de

ebulição 85,0 K e fusão

53,5 K; muito reativo;

muito tóxico. A sua

configuração eletrónica é

2 – 7.

Dificuldades em:

o Encontrar informação

sobre o elemento;

o Sintetizar a informação

lida e transcrevê-la para

o papel;

o Perceber o que são as

propriedades do

elemento;

o Escrever a distribuição

eletrónica.

• Para as situações em que

surjam respostas

relacionadas com os

pontos de ebulição e

fusão, o professor pode

escrever no quadro as

temperaturas em graus

Celsius (pois na TP do

manual dos alunos estão

em Kelvin) para elucidar

melhor os alunos em

relação ao estado gasoso

do flúor;


promover uma discussão

relativamente a algumas

destas propriedades serem

referentes a um não

metal.

Objetivos de

aprendizagem

(Química):

Compreender a diferença

entre elemento e

substância elementar;

Saber algumas das

propriedades físicas e

químicas deste elemento

e da substância

elementar

correspondente.

Saber escrever a

distribuição eletrónica de

um elemento (Z > 20) a

partir do número

atómico.



pesquisa no manual;


análise, compreensão e


Manual.

170

sobre as propriedades de

um elemento;

Mostra capacidade ao


simbólica relativamente

à escrita de distribuição

eletrónica.

3. Observem o vídeo sobre

reações químicas com este

elemento e indiquem uma

razão para a sua grande

reatividade.

10

min

Os alunos observam o

vídeo, atentamente.

Colocam dúvidas que

tenham sobre o conteúdo

do vídeo.

Respondem que este

elemento, por ter 7

eletrões de valência, tem

muita tendência a ganhar

1 eletrão para completar a

sua última camada

(camada de valência),

sendo por isso muito

reativo.

Dificuldades em:

o Perceber o tópico do

vídeo;

o Compreender o vídeo;

o Compreender alguns

conceitos científicos

referidos no vídeo;

• O professor coloca o

vídeo a reproduzir no

projetor. Se algum aluno

pedir, o professor pode

reproduzir o vídeo

novamente ou coloca-lo

em alguma parte

específica.

• Deve ser especificado que

se pretende a justificação,

para além da alta

reatividade do elemento,

do facto de ter sete


implicar essa alta

reatividade: ter tendência

a ganhar um eletrão para

completar a sua camada

de valência.

Objetivos de

aprendizagem

(Química):

Compreender a razão de

o flúor ser um elemento

muito reativo: ter sete

eletrões de valência e

querer captar um eletrão

para completar a sua

camada de valência.

Objetivos de


Conhecer o

manuseamento em

laboratório do flúor:

processos de

transferência, de

mudanças de estado, de

aplicação, de teste de

Computador;

Projetor;

Vídeo sobre

reações com

o flúor.

171

o Transferir para o papel

o raciocínio;

o Compreender a alta

reatividade do

elemento;

o Compreender porque é

que ter sete eletrões de

valência implica uma

alta reatividade

(completar a camada de

valência).

reatividade (ciência,

engenharia).



interpretação de um

vídeo com conteúdos

científicos;



sobre a alta reatividade

de um elemento com sete


(flúor) e sobre a

explicação dessa

reatividade.

4. Indiquem algumas razões

para o elemento não ser

transportado nem colocado na

água no seu estado elementar.

10

min

Os alunos respondem

que, antes de mais, é

muito reativo e, por isso,

é muito difícil obtê-lo no

seu estado elementar.

Por ser uma substância

extremamente reativa e

tóxica pode ser perigoso

para quem manuseia a

substância, para além de

que por ser gasosa se

liberta mais facilmente do


enfatizar o facto de o

flúor pertencer ao grupo

dos não metais, e como

tal tem propriedades não-

metálicas. Uma delas é

poder estar num estado

não sólido à temperatura

ambiente, neste caso

gasoso. Para ser mais

fácil o seu transporte e a

sua colocação na água,

Objetivos de

aprendizagem

(Química):

Perceber que um

elemento, mesmo sendo

reativo, ao reagir com

outros elementos, deixa

de ser apenas uma

substância elementar e

de ter a mesma

reatividade, apresentando

-----

172

recipiente e de ser

transparente potenciando

perigos inesperados.

Por ser gasoso, é também

mais difícil transportá-lo,

sendo mais prático

transportar um sólido ou

um liquido do que um

gás.

Dificuldades em:

o Perceber a dificuldade

de isolar o flúor dada a

sua reatividade, por não

associar a reação do

flúor com a sua ligação

a outros elementos;

o Perceber que o flúor é


ambiente;

o Perceber que o flúor é

tóxico ou que

implicações tem ser

tóxico;

o Perceber como o facto

de ser gasoso dificulta o

seu transporte;

o Perceber como é que

passa do estado gasoso

para o sólido ou liquido

faz-se reagir o fluor com

outras substâncias para se

obterem substâncias

sólidas ou líquida;


pela sala para ver as



questões;

• O professor deve, se

considerar oportuno, ter o

cuidado de discutir com

os alunos sobre: o facto

de o flúor deixar de ser

uma substância elementar

isolada e passar a ser um

composto com possíveis

outras propriedades e

estado físico após reagir;

e a dificuldade em isolar

o flúor (por ser muito

reativo) e em ter um

recipiente propício ao seu

transporte.

outras propriedades,

como o estado físico por

exemplo, por se tratar de

um composto.

Objetivos de


Saber ter em

consideração aspetos de

manuseamento em

processos relacionados

com o uso de substâncias

químicas para benefícios

do ser humano

(engenharia).


Mostra capacidade ao

nível do raciocínio

quanto à relação entre as

características de uma

substância e as possíveis

consequências do seu

manuseamento.

173

(deixa de ser apenas o

flúor);

o Imaginar o contexto (ou

um contexto adequado).

5. (Lê a seguinte conversa

entre o Telmo e o Hélder)

Responde aos amigos,

explicando a diminuição da

reatividade ao longo do grupo

a que estes elementos

pertencem.

15

min

Como estes elementos

têm 7 eletrões de

valência, para ficarem

com a camada preenchida

(com 8 eletrões de

valência) têm que ganhar

1 eletrão. Precisarem

apenas de 1 eletrão para

ficarem estáveis faz com

que todos sejam reativos,

por ser muito fácil ganhar

1 eletrão. Mas o flúor tem

um raio atómico menor

que o cloro, logo os

eletrões são atraídos mais

facilmente, por estarem

mais próximos do núcleo,

logo é mais reativo.

Dificuldades em:

o Compreender porque

razão o fllúor e o cloro

têm sete eletrões de

valência;

o Compreender porque é

que há tendência em


pela sala para verificar as



dúvidas;

• Se considerar oportuno, o

professor pode aludir ao

aumento da reatividade

ao longo dos grupos 1 e 2

e questionar porquê;

• Pode dar indicações

relativamente a onde

encontrar informações

sobres os elementos na

tabela periódica,

nomeadamente, o raio

atómico.

• Pode também escrever no

quadro, juntamente com

os alunos, as distribuições

eletrónicas dos

elementos, para melhor se

visualizar o aumento do

raio atómico (visto que

este é definido em grande

Objetivos de

aprendizagem

(Química):

Compreender e saber

justificar a alta

reatividade dos

elementos do grupo 17

(halogénios);

Compreender e saber

justificar a diminuição da


grupo (aumento do raio

atómico, logo maior

distância do núcleo aos

eletrões de valência, logo

menor atração entre o

núcleo e os eletrões de

valência);

Saber selecionar e extrair

informação relevante

para o contexto da tabela

periódica.

-----

174

captar um eletrão pela

camada de valência ter

sete eletrões;

o Compreender a razão

da reatividade diminuir

com o aumento do raio

atómico;

o Encontrar na tabela

periódica informação

relativa ao tamanho dos

átomos (raio atómico).

parte pelo nível da

camada de valência).




sobre a relação entre o

número de eletrões de

valência e a reatividade

de um elemento,

nomeadamente, a

reatividade de elementos

do grupo 17 (flúor e

cloro);

Mostra compreensão na

justificação da

diminuição da


grupo devido ao aumento

do raio atómico;


analisar e extrair

informações relevantes

da tabela periódica.

Discussão sobre os conteúdos. 17

min

O aluno participa

ativamente na discussão

sobre o que aprenderam

na aula sobre o flúor e os

elementos do grupo 17.


promover uma discussão

sobre o que foi abordado

na aula: reatividade dos

elementos do grupo 17 e



participar numa

discussão.

175

Participa de forma

oportuna e coerente.

Dificuldades em:

o Participar na discussão,

por timidez, ou falta de

compreensão do que

está a ser discutido;

o Participar ativamente

na discussão por falta

de compreensão dos

conteúdos abordados na

aula.

a variação dessa

reatividade;

• Também podem ser

abordados temas relativos

à indústria da fluoretação

da água ou outros tópicos

relacionados com este

elemento ou os do resto

do grupo, pelo que o

professor deve, se achar

oportuno, incentivar para

tal.

Part

e 2 –

ati

vid

ad

e d

e exte

nsã

o

6. Indica se estas águas têm a

quantidade de fluoretos dentro

de todas as margens legais

definidas pelas entidades

fictícias. Explica o teu

raciocínio.

16

min

16

min

A água da região da

Fernanda só seria aceite

pelas entidades

Especialistas da água e

Segurança da saúde de

todos, pois a Companhia

água amigável tem o

intervalo definido de ]0,6

; 1,1] pelo que o valor de

0,6 das águas da região

da Fernanda não está

incluído. A água da

região do Fábio não seria

aceite por nenhuma

entidade. A água da

região da Josefa seria

aceite pelas entidades

• O professor circular pela




dúvidas;

• Caso necessário, o

professor deve discutir

com os alunos o

significado dos parênteses

retos e escrever no quadro

as informações

relevantes.

Objetivos de


Saber que existem

entidades que controlam

as quantidades

adicionadas de flúor na

água (engenharia);

Usar conhecimento

matemático (intervalos

não degenerados) para

fazer determinadas

escolhas relacionadas a

decisões ligadas a

técnicas de sobrevivência

da sociedade

Quadro;

Caneta/giz.

176

Segurança na saúde para

todos e Companhia água

amigável, pois a

companhia Especialista

da água tem o intervalo

definido de [0,6 ; 0,9[

pelo que o valor de 0,9

das águas da região da

Josefa não está incluído.

Dificuldades em:

o Perceber o que é

pedido;

o Saber por onde começar

e formular o raciocínio

(dada alguma

complexidade exigida

em controlo de

variáveis);

o Transcrever o

raciocínio e as

justificações da cabeça

para a folha;

o Compreender o

significado dos

parênteses retos

(intervalos não

degenerados);

(matemática,

engenharia).


Mostra conhecimentos

matemáticos sobre o uso

de intervalos não

degenerados;


elaborar uma conclusão.

177

o Compreender que

implicações têm esses

intervalos;

o Compreender o que os

números significam

(mg/L: a massa de flúor

que se encontra em um

litro de água).

178

Apêndice A.4 – Tarefa 4 (À descoberta dos gases nobres)


- (2.7) Distinguir informações na tabela periódica relativas a elementos químicos (número atómico, massa atómica relativa) e às substâncias elementares

correspondentes (ponto de fusão, ponto de ebulição e massa volúmica).

- (2.10) Justificar a baixa reatividade dos gases nobres.


Resposta esperada e


alunos

Ação do professor

Objetivo de

aprendizagem e

avaliação

Materiais

didáticos

Intr

od

uçã

o

Introdução à tarefa 5

min

10

min

Os alunos ouvem o

professor e colocam alguma

questão.


tarefa e o modo como se

vai realizar: existem três

folhas informativas para

cada metade da turma, a

tarefa vai-se realizar por

grupos, cada grupo com

uma folha, efetuando

partilha de

conhecimentos para se

chegarem a certas

conclusões (role-play) e

que as folhas dizem

respeito a algumas

aplicações tecnológicas

relacionadas com

----- -----

179

elementos da tabela

periódica (gases nobres).

• Deve ser referido que se

vai continuar a trabalhar

os elementos da tabela

periódica e as suas

aplicações na sociedade.

Formação dos grupos 3

min

O aluno senta-se no lugar

atribuído de acordo com o

seu grupo.

Dificuldades em:

o Formar os grupos,

podendo haver alunos que

não gostam dos

elementos do seu grupo;

o Formar os grupos,

havendo confusão na sala

de aula ao nível da

organização nos lugares

atribuídos.

• O professor forma os

grupos de alunos de

modo que hajam três

grupos que possam

debater entre si. No caso

desta turma (16 alunos),

forma quatro grupos de

3 e dois grupos de 2.

Ficando 8 alunos em

cada espaço da sala

(dois grupos de 3 com

um grupo de 2).

----- -----

Introdução às folhas 2

min

O aluno ouve o professor,

preparando-se para a leitura

das folhas e execução da

tarefa.

Dificuldades em:

o (possível) Estar atento,

por ainda haver confusões

entre os elementos do

• O professor faz uma

breve contextualização

do que se referem os

textos (relembrando que

se trata de elementos

químicos presentes na

tabela periódica e as

suas aplicações na

----- -----

180

grupo sobre a escolha dos

grupos.

sociedade), preparando

os alunos para a leitura.

Lei

tura

Leitura dos textos das

folhas.

3

min

3

min

Cada grupo de alunos lê o

texto que lhe foi atribuído,

em silêncio.

Dificuldades em:

o Compreender o tema do

texto;

o No texto da folha 1 –

perceber o que é a

corrente elétrica, fazendo

confusão quanto ao como

é que isso pode provocar

o aquecimento do

filamento; perceber

porque é que um corpo

• O professor pode dar a

sugestão de que

sublinhem no texto

informações que

considerem relevantes.

----- -----

181

quente (T > 0K) emite

radiação; saber que o

oxigénio faz parte da

composição do ar;

perceber porque é que o

filamento reage com o

oxigénio à sua volta; não

perceber que árgon é um

elemento químico, não

lhe dando a devida

atenção;


perceber como é que a

corrente elétrica

influencia a emissão de

luz; perceber a absorção

de energia (colisões) por

parte dos eletrões e a

respetiva emissão em

forma de luz (processo

de voltar ao estado

energético fundamental);

saber o que são eletrões

de valência;


saber em que consiste o

flash das máquinas

fotográficas; o que

significa uma foto ficar

desfocada; perceber

182

porque é que a luz

libertada é branca;

compreender porque se

dá luz sem haver reação,

ou seja, fazer confusão

entre libertação de

radiação devido aos

estados energéticos dos

eletrões com reações

químicas (que podem

libertar energia).

183

Par

te A

1. E

scre

vam

o s

ignif

icad

o d

as p

alav

ras

que

des

conhec

em.

Folha 1 – Árgon

e as lâmpadas de

incandescência.

3

min

46

min

Os alunos colocam as

seguintes palavras:

Incandescência – brilho de

um corpo devido à sua alta

temperatura;

Tungsténio – elemento

químico de n.º atómico 74

(W);

Filamento – fio de metal

por onde passa a corrente,

ficando incandescente;

Ampola – recipiente oco de

vidro.

Inerte – que não

reage/pouco reativo.


circular pela sala,

analisando as várias

discussões entre os

pequenos grupos e as

suas respostas.

• O professor deve aludir

às questões centrais de

cada texto.

• O professor deve estar

preparado para dúvidas

inerentes ao contexto,

nomeadamente: o que é

a corrente elétrica

(movimento cargas),

porque é que um corpo

aquecido emite radiação

(lei de Stefan-

Boltzmann, exemplo do

sol), porque é que o

filamento de uma

lâmpada incandescente

reage com o oxigénio

(porque o tungsténio

forma catiões que

facilmente tendem a

formar ligações com o

oxigénio), excitação dos

eletrões por meio de

trabalho e de absorção

Objetivos de


Familiarização e perceção

de termos científicos

relacionados com a

reatividade de elementos

da tabela periódica:

inerte.

Objetivos de


Familiarização e perceção

de termos científicos e

tecnológicos aplicados a

tecnologias: lâmpada

incandescente, luzes

néon, fashtube das

máquinas fotográficas

(tecnologia).

Avaliação:

Mostra compreensão no

significado das palavras.

Folha 2 – Néon

e as luzes néon.


seguintes palavras:

Letreiro – placa

informativa;

Inerte – que não

reage/pouco reativo;

Corrente elétrica –

movimento de partículas

carregadas;

Radiação visível – onda

eletromagnética com uma

frequência da zona do

visível.

Folha 3 – Xénon

e os flashtube


seguintes palavras:

184

das máquinas

fotográficas.

Flash – Iluminação por um

breve instante;

Desfocado – uma imagem

que não é bem percetível

devido ao movimento

durante a sua captação

fotográfica;

Inerte – que não

reage/pouco reativo.

de radiação e a respetiva

emissão nas várias

cores/energias do fotão

(passagem para

diferentes níveis

energéticos e de valores

de energia diferentes

dos eletrões),

justificação da luz ser

branca (próprio do

xénon nesta situação, lei

de Wien).

• Em qualquer dúvida que

se coloque subjacente à

temática das metas

curriculares (isto é, a

baixa reatividade, a

configuração eletrónica,

o estado das substâncias

elementares

apresentadas nos

textos), o professor deve

dar principal atenção,

não dando respostas

diretas, visto que se

pretende que seja um

trabalho em que os

alunos, por meio de

role-play cheguem a

essas conclusões

185

autonomamente (e

cooperativamente).

• É possível que os alunos

confundam inerte com a

palavra “inércia” falada

no tópico da cinemática

de Newton, pelo que o

professor deve

distinguir/relacionar os

dois significados,

embora tenham uma

mesma natureza de

manter o estado.

2. Discutam em turma o

seu significado.

17

min

Os alunos discutem em

turma o significado das

palavras referidas

anteriormente (por todos).


começar por perguntar

todas as palavras

registadas pelos vários

grupos e escrevê-las no

quadro para, de seguida,

Objetivos de


Significado da palavra

inerte num contexto de

Química.

186

se discutir os seus

significados uma a uma.

• Esta discussão deve

promover, não só a

aprendizagem do

significado das

palavras, mas também,

a razão do uso de

elementos com essas

características em cada

uma das tecnologias.

Para isso, cada grupo de

alunos deve explicar ao

resto da turma de que

forma o elemento do

texto que leu contribui,

de facto, para a

tecnologia.

Objetivos de


Significado de palavras

associadas a tecnologia:

incandescência,

filamento, ampola,

letreiro, flash, desfocado

(tecnologia).

Avaliação:



turma.

187

3.

Iden

tifi

quem

o e

lem

ento

que

per

mit

e (m

elhora

r) o

funci

onam

ento

da

tecn

olo

gia

men

cionad

a no t

exto

e r

efir

am a

sua

pri

nci

pal

fun

ção. (a

dap

tado p

ara

Folh

a 1)

Folha 1 – Árgon

e as lâmpadas de

incandescência.

7

min


elemento é o árgon e que

serve para o filamento da

lâmpada não se oxidar, por

não estar em contacto com

o oxigénio, mas também,

para abrandar a evaporação

do filamento.

Dificuldades em:

o Compreender um

processo de evaporação

de um metal;

o Saber o que é o filamento

se “oxidar”;

o Identificar o elemento

correto, referindo o

tungsténio, por exemplo.


circular pela sala para

verificar as respostas

dos alunos e, caso os

alunos não estejam a ter

em conta o período e o

grupo em que os

elementos se encontram

o professor não deve

avançar para a próxima

questão sem antes fazer

esta alusão. Pedir aos

alunos que refiram

também o período e o

grupo do respetivo

elemento.

• Caso surja a questão, o

professor deve reforçar

que o que se encontra

na tabela periódica é o

elemento e que, o

conjunto/ligação desses

elementos é a

substância elementar.

Deve ser explicitado

que os gases na

atmosfera terrestre são a

substância elementar e

não o elemento.

Objetivos de


Conhecer elementos da

tabela periódica do grupo

18: árgon, néon, xénon.

Objetivos de


Perceber a importância

desses elementos

químicos para o

funcionamento (e

melhorias no

funcionamento) a larga

escala de tecnologias

(tecnologia, engenharia).

Avaliação:

Mostra compreensão de

textos sobre ciência,

tecnologia e engenharia.

Folha 2 – Néon

e as luzes néon.


elemento é o néon e que

serve para produzir a luz

das luzes néon.

Dificuldades em:

o Compreender este

processo pelo qual se dá

luz (compreensível);

o Identificarem o elemento

correto, referindo o

vidro, por exemplo.

188

Folha 3 – Xénon

e os flashtube

das máquinas

fotográficas.


elemento é o xénon e que

serve para fornecer a luz (o

flash) no momento de tirar

a fotografia para a área

estar iluminada.

Dificuldades em:

o Perceber o processo pelo

qual se dá luz (o flash);

o Identificar o elemento.

189

4. Escrevam a

propriedade química que

torna o elemento

mencionado na questão 3

uma boa opção.

5

min


propriedade química que o

torna uma boa opção é ser

uma substância inerte. (Os

alunos vão enfatizar,

corretamente, ser um gás.

Embora esta seja uma

propriedade física)

Dificuldades em:

o Ter percebido o que

significa inerte;

o Ter identificado qual o

elemento em questão;

o Usar a palavra

substância, referindo-se

diretamente ao gás (que

não faz parte de ser uma

propriedade química);

o Distinguir substância

química de elemento

químico;

o Compreender o texto,

não percebendo qual a

propriedade química do

elemento importante para

o funcionamento da

tecnologia.


promover uma

discussão na qual se

enfatize porque é que o

facto de os elementos

serem inertes contribui

para o funcionamento

(ou melhoramento do

funcionamento) de cada

tecnologia: para as

lâmpadas

incandescentes, a não

reação com o filamento;

para as luzes néon e os

flashtubes das máquinas

fotográficas a

longevidade dos

aparelhos, pela não

reação com os

constituintes dos

mesmos.

Objetivos de


Enfatizar a propriedade

química (conceito

científico de inerte) dos

três elementos em estudo.

Objetivos de


Perceber a importância de

os três elementos

químicos serem inertes

para o funcionamento (e

melhorias no

funcionamento) de

tecnologias (tecnologia,

engenharia).


Mostra conhecimento e

compreensão no conceito

de substância inerte;

Mostra compreensão de

textos sobre ciência,

tecnologia e engenharia.

190

5. Consultem o vosso

manual e expliquem a

que se deve a propriedade

química mencionada na

questão anterior.

7

min

Os alunos consultam o

manual (ou não) e

respondem que a

propriedade química

(inerte) se deve ao facto da

última camada – camada de

valência – do elemento

conter oito eletrões de

valência e, por isso, se

encontrar totalmente

preenchida.

Dificuldades em:

o Perceber que 8 eletrões

de valência na última

camada implica que esta

está preenchida;

o Não perceber o que é a

última camada, não

associando este

raciocínio o ao modelo

de Bohr;

o Relacionar camada

preenchida com ser um

elemento inerte.



verificar as respostas

dos alunos e responder a

eventuais dúvidas;

• Pode ser relembrado

que se está a utilizar o

modelo de Bohr como

modelo de estudo;

• Deve ser discutido que

oito eletrões de valência

se trata de uma camada

preenchida e que, como

esta é a tendência de

todos os elementos

(lembrar as tarefas

anteriores dos metais

alcalinos e dos

halogénios) estes

elementos não têm

tendência nem a perder

nem a ganhar eletrões;

• Falar das exceções do

hidrogénio e do hélio

que se encontram a

preencher uma camada

que suporta apenas dois

eletrões;

• Referir a crescente

complexidade deste

Objetivos de


Compreender e saber

explicar por que razão

estes elementos são

inertes (última camada

totalmente preenchida);

Saber que oito eletrões de

valência corresponde ao

número de eletrões de

valência que preenche

totalmente a última

camada (exceção dos

elementos do 1.º período).

Avaliação:



sobre o preenchimento

total da camada de

valência e a sua

implicação na baixa

reatividade do elemento;


pesquisa no manual.

191

assunto quando se trata

de elementos com um

n.º atómico maior

(Z>20).

Discussão sobre a Parte A

e passagem para a Parte

B

7

min

Os alunos participam na

discussão e tira eventuais

dúvidas.

Dificuldades em:

o Perceber o que foi feito

até agora, relativamente

às características do

elemento da tabela

periódica;

o Perceber para que

servirão as informações

que recolheu.

• O professor pergunta

aos alunos se chegaram

a resultados relevantes,

lançando uma discussão

sobre o que estiveram a

fazer. Estiveram a

caracterizar três dos

elementos da tabela

periódica.

• Deve ser agora

introduzida a Parte B,

dizendo que vão formar

grupo com os outros

dois grupos (que leram

os textos diferentes).

----- -----

Par

te B

1. Discutam em turma e

registem que

características os

elementos dos diferentes

textos que estiveram a

investigar têm em

comum.

10

min

31

min

Os alunos discutem as

várias características

encontradas, comparando

as suas ideias sobre os

diferentes usos de cada

elemento. Em conjunto,

chegam às suas conclusões.

Os alunos respondem que

todos têm em comum:

encontrarem-se no estado


circular pela sala e

observar e ouvir as

discussões dos alunos,

dando palavras de

orientação, caso

necessário. (exemplos:

“que características

apontaram?”, “leiam as

respostas de cada um

em voz alta”, “vão

Objetivos de


Identificar elementos

químicos pertencentes ao

grupo 18, dos gases

nobres;

Compreender as

implicações da camada de

valência totalmente

192


ambiente, pertencerem ao

grupo 18, serem pouco

reativos/inertes, terem o

mesmo número de eletrões

de valência.

Dificuldades em:

o Sintetizar as informações

recolhidas;

o Partilhar devidamente as

informações recolhidas;

o Encontrar os pontos em

comum, não sabendo

como procurá-los;

o Comunicar com os

colegas.

registando os pontos

que têm em comum”).

• O professor deve estar

preparado para

responder corretamente

e de uma forma sucinta

para as competências

dos alunos do 9.º ano

perguntas relativas a:

pontos de ebulição e

fusão (temperaturas às

quais se dá a passagem

do estado líquido para

gasoso e de sólido para

líquido,

respetivamente), raio

atómico (tamanho da

nuvem eletrónica),

massa atómica relativa

(simplificadamente,

massa associada a 1 mol

do elemento).

• Chamar a atenção para

as cores das letras dos

símbolos químicos na

tabela periódica (pois

estas indicam o estado

em que a substância

elementar se encontra à

temperatura ambiente).

preenchida na

característica inerte dos

gases nobres;

Saber a semelhança de

propriedades físicas

(estado físico) e químicas

(reatividade) de

elementos do mesmo

grupo (grupo 18),

percebendo que é esta a

razão para estarem no

mesmo grupo da tabela

periódica.



identificação e análise de

características dos

elementos, sabendo

generalizar e incluir estes

no mesmo grupo;



sobre a organização da

tabela periódica quanto à

semelhança de

193

propriedades ao longo de

um grupo.

2. Relacionem a

configuração eletrónica

de cada elemento com o

período a que pertencem.

Escrevam a sua relação.

6

min

O aluno responde:

Para o texto 1 (árgon):

2 – 8 – 8

Para o texto 2 (néon):

2 – 8

Para o texto 3 (xénon):

2 – 8 – 18 – 18 – 8

Dificuldades em:

o Perceber a razão do

número 18 (mas é fora do

âmbito deste ano);

o Ler o esquema da

configuração eletrónica.

• Com certeza haverá

dificuldade na

representação da

configuração eletrónica

do xénon (devido à

inclusão dos metais de

transição), portanto o

professor deve, se

necessário, fazer em

conjunto com os alunos

no quadro, explicando

que contando os

elementos dos metais de

transição chegam ao

valor correto para o

número atómico.

Objetivos de


Saber escrever a

distribuição eletrónica de

elementos químicos com

base no seu número

atómico;

Concluir que o número de

eletrões de valência dos

elementos do grupo 18 é

oito;

Associar o período de um

elemento químico ao

número de camadas em

uso do elemento (ou ao

nível da sua camada de

valência).


Mostra capacidade no

domínio processual de

linguagem simbólica

sobre a distribuição

eletrónica;

-----

194




tabela periódica quanto à

posição de um elemento

químico num

determinado período.

Conclusão (discussão) 15

min

Os alunos participam

ativamente na discussão

para se concluir, em turma,

que os gases nobres são os

elementos do grupo 18 e

que são inertes, não

reagindo com quase

nenhum outro elemento,

devido a terem a sua

camada de valência

totalmente preenchida.

Os alunos questionam o

funcionamento das

tecnologias abordadas, ou

de outras que se lembrem.

Dificuldades em:

o Ter percebido o

fundamental da aula, que

está descrita na

conclusão acima;

• O professor promove

uma discussão final,

resumindo o que foi

feito e tirando, em

conjunto os alunos, as

devidas conclusões.

Questões orientadoras

para a discussão: “O

que estivemos a fazer

hoje?”, “De que

elementos falámos?”,

“Qual é para vocês a

característica principal

dos gases nobres?”,

“Por que razão são tão

pouco reativos?”. Pode

fazer referência a aulas

anteriores em que se

deram os elementos

muito reativos, como os

metais alcalinos,

referenciando os

Objetivos de


Identificar, na tabela

periódica, elementos do

grupo 18;

Saber que os elementos

do grupo 18 têm oito

eletrões de valência e que

isso implica uma baixa

reatividade, por terem a

camada de valência

totalmente preenchida e

não terem necessidade de

ganhar nem perder

eletrões.

Objetivos de


195

o Participar, por timidez,

por não ter certezas;

o Perceber o que está a ser

discutido e o que está a

ser concluído;

o Associar grupo 18 a 8

eletrões de valência;

o Perceber que 8 eletrões

de valência na última

camada implica que esta

está preenchida;

o Perceber a consequência

de ter 8 eletrões na

última camada como de

não reatividade.

eletrões de valência que,

nesse caso tinham um e

que facilmente o

perdiam para se

tornarem iões positivos

e reagir (demarcar a

palavra reação/reativo à

facilidade de ganhar ou

perder eletrões).

• Podem ser respondidas

algumas dúvidas

relativas ao

funcionamento das

tecnologias, caso

surjam. Neste caso, o

professor deve enfatizar

como os gases nobres

têm características

próprias que permitem

ser usados em ocasiões

específicas;

• O professor deve ter em

atenção os alunos mais

tímidos ou que não

estão a participar na

discussão. Deve

promover a participação

desses alunos, com as

questões orientadoras

ou outras.

Funcionamento de

algumas tecnologias

(tecnologia);

Importância do

conhecimento de

conceitos científicos para

a elaboração e

desenvolvimento de

novas tecnologias

(ciência, tecnologia,

engenharia).




turma.

196

Apêndice A.5 – Tarefa 5 (Construção da tabela periódica)


- (2.2) Identificar a posição dos elementos químicos na tabela periódica a partir da ordem crescente do número atómico e definir período e grupo.

- (2.3) Determinar o grupo e o período de elementos químicos (Z<20) a partir do seu valor de Z ou conhecendo o número de eletrões de valência e

o nível de energia em que estes se encontram.

- (2.5) Identificar, na tabela periódica, os metais e os não metais.

- (2.6) Identificar, na tabela periódica, elementos pertencentes aos grupos dos metais alcalinos, metais alcalinoterrosos, halogéneos e gases nobres.


Resposta esperada e

possíveis dificuldades

dos alunos

Ação do professor Objetivo de aprendizagem

e avaliação

Materiais

didáticos

Fase

de

pre

para

ção e

pes

qu

isa

Introdução à tarefa. 10

min

90

min

Os alunos leem a folha

em conjunto com o

professor e preparam-se

para dar início à tarefa.

Dificuldades em:

o Seguir o que está a ser

dito.

• Nesta introdução o

professor deve mostrar o

que vai ser feito ao

longo das próximas

aulas. Assim sendo, o

professor, pedindo que

os alunos leiam as folhas

da tarefa, o oiçam

guiando-se pelas

mesmas;

• Antes da aula, ou

durante a introdução, é

-----

Quadro,

giz/caneta.

197

atribuído,

aleatoriamente, um

elemento químico a cada

aluno.


explicar que produzirão

uma “caixa” que conterá

informação sobre o seu

elemento ao nível da

Química, mas também

ao nível da Tecnologia e

da Engenharia. Pode

utilizar o quadro para

efetuar explicações;

• É importante o professor

perguntar se estão todos

a acompanhar o

processo, reformulando

caso necessário.

Cor da cartolina. 5

min

Os alunos escolhem a cor

da sua cartolina consoante

o seu elemento químico é

um metal, semimetal, não

metal ou o hidrogénio.

Dificuldades em:

o Associar a cor certa à

categoria suposta;

o Saber se o seu elemento

é um metal, um

• Antes da aula o

professor pode optar por

escolher cores para as

cartolinas que, por um

lado, sejam vivas e

chamativas e, por outro

lado, que contenham um

simbolismo, por

exemplo, as cores do

símbolo da escola ou do

agrupamento de escolas;


(Química):

Saber a que categorias

pertencem alguns dos

elementos da tabela

periódica.

Cartolinas

de várias

cores.

198

semimetal ou um não

metal;

o Perceber por que razão

o hidrogénio não é

considerado um metal,

mas está no grupo um.

• Atribuindo um elemento

a cada aluno, o professor

deve abrir uma pequena

discussão sobre a razão

de existirem quatro cores

diferentes (metal,

semimetal, não metal ou

o hidrogénio);

• O professor deve aludir

às aulas anteriores, sobre

as diferentes


elementos estudados

(metais e não metais),

bem como relembrar a

importância da

organização da tabela

periódica;

• Pode ser mostrada a

grande tabela periódica

da sala ou pode ser

sugerido que os alunos

pesquisem no manual a

categoria (metal,

semimetal ou não metal)

do seu elemento. Para o

caso do hidrogénio, este

deve ser discutido em

turma antes do alunos ir

buscar a sua cartolina: o

199

hidrogénio não é

considerado um metal

devido às suas

características não serem

de um metal, no entanto,

por ter apenas um

eletrão de valência,

encontra-se no grupo

um.

Pesquisa nos

computadores (e

impressão).

75

min

Os alunos pesquisam nos

computadores sobre

aplicações de

Tecnologia/Engenharia

associadas ao seu

elemento.

• O professor vai

circulando pela sala de

computadores para

orientar a pesquisa dos

alunos.

Computad

or;

Internet.

Fase

da e

lab

ora

ção

e d

iscu

ssão d

e

con

ceit

os.

Planificação e corte. 45

min

135

min

Os alunos procedem à

planificação da sua

“caixa” do elemento, com

os materiais necessários e

de acordo com o

protótipo.

Fazem as linhas das

dobras, os tracejados no

que serão os cortes e

dividem as zonas um, dois

e três, bem como os oito

espaços para colar as

teclas de computador

(eletrões de valência)

• Neste momento de aula

deve ser discutida a

importância da

existência de um

protótipo quando se

pretende construir em

massa um produto;


desenhar no quadro

algumas das medidas e

recortes que os alunos

têm de fazer;


para ajudar e orientar os


(STEM):

Manusear instrumentos

tecnológicos (régua, lápis)

estrategicamente (por

exemplo, para traçar linhas

paralelas com precisão);

Perceber a importância de

um protótipo quando existe

uma produção de larga

escala.


Quadro,

giz/caneta;

Lápis,

borracha,

régua.

200

Dificuldades em:

o Desenhar traços com

precisão;

o Medir com precisão;

o Perceber como é a

planificação;

o Recortar com precisão;

o Traçar e recortar as

abas que servem para

colar e construir a

“caixa”.

alunos com mais

dificuldades;

• Pode pedir a algum

aluno que já tenha

concluído que ajude os

colegas.


planificação;

Mostra aptidões em técnicas

de precisão com desenho;

Mostra empatia pelos

colegas e alude ao trabalho

em equipa.

Construção e colagem. 25

min

Os alunos procedem às

dobras e colagens

construindo o

paralelepípedo.

As colagens dizem

respeito às aplicações

tecnológicas/de

engenharia pesquisadas e

imprimidas, às teclas de

computador e ao nomes e

número atómico do

elemento químico.

Dificuldades em:

o Efetuar as dobras

corretamente;

o Colar de modo a formar

um paralelepípedo bem

construído;


desenhar no quadro

algumas das medidas e

recortes que os alunos

têm de fazer;


para ajudar e orientar os

alunos com mais

dificuldades;

• Pode pedir a algum

aluno que já tenha

concluído que ajude os

colegas.

-----

Quadro,

giz/caneta;

Cola

(batom ou

liquida).

201

o Colar as informações

na “caixa”,

nomeadamente, as

teclas de computador

que simulam o número

de eletrões de valência.

1. Explica como está

organizada a tabela

periódica em relação

aos seus grupos e

períodos.

7

min

O aluno responde que os

grupos dão a indicação do

número de eletrão de

valência dos elementos de

cada grupo, enquanto os

períodos indicam o

número de camadas

ocupadas pelos eletrões

dos elementos desse

período.

Dificuldades em:

o Compreender o que são

grupos, como sendo

colunas e períodos,

como sendo linhas;

o Compreender o que são

os eletrões de valência

e como é que se pode

prever os de cada

elemento com base no

seu número atómico;



orientar os alunos e


dúvidas;

• Pode ser feita uma

discussão que aluda às

tarefas anteriores (por

exemplo: a tarefa dos

gases nobres, na qual

todos os elementos do

mesmo grupo têm o

mesmo número de

eletrões de valências,

mas que se encontram

em períodos diferentes

pelo facto de esses

eletrões de valência,

embora iguais em

número, se encontrarem

em camadas diferentes,

havendo um número de

camadas preenchidas


(Química):

Compreender a organização

da tabela periódica pelos

seus grupos e períodos.





tabela periódica quanto aos

seus grupos e períodos.

202

o Compreender do que se

tratam as camadas

energéticas.

diferentes entre cada

elemento).

2. Refere uma situação

do mundo real em que

a organização da

tabela periódica ajude

na resolução de um

problema.

7

min

O aluno responde que

poderá ser útil, por

exemplo, saber se um

outro elemento tem

características

semelhantes, que sejam

necessárias para o

funcionamento de uma

tecnologia cujo seu

elemento principal se

encontra em vias de

extinção.

Dificuldades em:

o Se lembrar de alguma

ideia concreta ou

completa;

o Ser coerente na sua

afirmação, dada as

ordens de raciocínio

que têm de ser

efetuadas (submicro +

macro);

o Perceber o que se

pretende.



orientar os alunos e


dúvidas;

• Pode ser feita uma

pequena discussão com

os alunos sobre as

tarefas anteriores (por

exemplo, a primeira, das

baterias dos telemóveis,

as quais podem ser

constituídas por

elementos do mesmo

grupo por terem todos o

mesmo número de

eletrões de valência).


(Química):

Compreender a semelhança

de características de

elementos de um mesmo

grupo;

Relacionar as características

de um elemento com a sua

posição na tabela periódica.


(STEM):

Compreender a utilidade da

tabela periódica em

contextos do mundo real.




sobre as características dos

elementos e como estas

estão associados à posição

203

do elemento na tabela

periódica.

Discussão em turma e

revisão de conteúdos.

61

min

Os alunos participam na

discussão em turma, de

forma oportuna e

coerente.

Dificuldades em:

o Participar na discussão,

por timidez ou por falta

de compreensão do que

está a ser discutido;

o Compreender os

conceitos discutidos:

anteriores à tarefa ou da

tarefa.

• O professor organiza a

discussão de modo a

poderem ser revistos os

conceitos estudados ao

longo das cinco tarefas:

elementos e


grupos um, dois, 17 e

18.

• Devem ser colocados os

elementos construídos

pelos alunos no chão (ou

na parede) bem visível

para se poderem discutir

as várias características

(com base nos eletrões

de valência e no raio

atómico,

principalmente),

aludindo ao facto de

alguns serem metais

(relembrar as

características de um

metal e dar os exemplos

que os alunos

conhecem: lítio, sódio,

potássio, cálcio,

magnésio; e as de um


(Química):

Verificar a organização da

tabela periódica, quanto às

grandes categorias (metal,

semimetal e não metal), aos

grupos e períodos e à sua

utilidade ao nível da

Química.


(STEM):

Compreender a importância

e a utilidade da tabela

periódica na indústria e na

economia.



discussão;

Mostra competências e


sobre a organização e

utilidade da tabela

periódica.

204

não metal, exemplos:

flúor, cloro, néon,

xénon, crípton);

• O professor deve,

portanto, aludir aos

conceitos de reatividade

e sua variação que já

foram estudados, mas

desta vez, com a parte

da tabela periódica

construída pelos alunos

para esse fim;

• É crucial que seja

profundamente discutida

a organização da tabela

periódica como útil.

205

Apêndice B – Tarefas

Apêndice B.1 – Tarefa 1 (As baterias dos telemóveis)

Os engenhocas

Parte 1 – Os elementos do grupo 1

Os engenhocas são três amigos que gostam de discutir assuntos relacionados com a

tecnologia. Uma manhã de fevereiro, numa das reuniões que costumam ter no seu clube

secreto, o tema em discussão são as baterias dos telemóveis.

Gonçalo – Fiz uma pesquisa e as baterias são constituídas pelo ião lítio (Li+).

Beatriz – Eu também fiz e percebi que o

ião sódio (Na+) e ião potássio (K+) são

também potenciais constituintes das

baterias dos telemóveis.

Sara – Já repararam que os elementos

que dão origem a esses iões fazem parte

do grupo 1 da Tabela Periódica?

Beatriz – Que interessante! Porque será?

1. Identifiquem o problema colocado pelos amigos.

2. Planifiquem uma atividade que vos permita estudar o problema colocado pelos amigos.

(Não se esqueçam de escrever os cuidados de segurança a seguir durante a realização

da atividade).

206

3. Realizem a atividade, tendo em conta o que planificaram. Cumpram os cuidados de

segurança.

4. Representem a reação química em estudo por uma equação química ou um esquema

de palavras.

5. Expliquem a que se deve o caráter químico da solução resultante com base na resposta

à questão anterior.

6. Apresentem à turma a resposta à questão anterior.

7. Respondam à questão inicial.

Parte 2 – A reatividade destes

elementos Após terem realizado a atividade anterior, os engenhocas questionaram-se

sobre a elevada reatividade dos elementos do grupo 1.

1. Expliquem aos engenhocas a que se deve a elevada reatividade dos elementos lítio (Li),

sódio (Na) e potássio (K).

207

2. Com base na resposta à questão anterior, expliquem aos engenhocas a que se deve a

variação da sua reatividade ao longo do grupo.

Vai mais além…

Beatriz – Estou curiosa para perceber porque é que as baterias atuais são constituídas por

Li+. Na pesquisa que fiz, teoricamente, o ião Na+ e ião K+ também podem.

Gonçalo- É uma ótima questão. Tenho dados, referentes à

eficiência energética, custos de produção, tempo de vida

e abundância, que nos podem ajudar a discutir essa

questão.

Consultem os dados do Gonçalo e ajudem os engenhocas

a discutir a questão.

1. Diz qual é a tua opinião e justifica com base nas evidências do Gonçalo.

Figura 5 – Bateria de ião lítio de

um telemóvel.

208

Eficiência energética, Custos de produção e Tempo de vida

Tabela 1 – Custos de produção e tempo de vida de possíveis baterias de ião lítio, sódio e potássio.

Bateria de ião

Fatores Lítio (Li) Sódio (Na) Potássio (K)

Eficiência energética Alta Moderada Moderada

Custos de produção Moderado Moderado Baixo

Tempo de vida Médio Curto Longo

Abundância no planeta Terra

Crosta terrestre Água do mar

Li

2,00 x 10-3 %

Na

2,36 % K

2,09 %

1 Figura 1 – Abundância relativa dos elementos lítio, sódio e potássio, na crosta terrestre e na

água do mar. A densidade da água do mar foi considerada aproximadamente igual à da água

pura (1kg/L). Fonte: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 95th Edition (p.19 – secção

14)

Li

1,80 x 10-5 %

Na

1,08 %

K

3,99 x 10-2 %

209

Reflexão

1. O que gostaste mais? O que gostaste menos?

2. O que gostarias de aprender mais sobres os metais alcalinos e as suas aplicações nas

baterias?

3. Que dificuldades sentiste? Tenta ser o mais explícito possível.

210

Apêndice B.2 – Tarefa 2 (Calçada portuguesa)

Lê o seguinte texto.

Os engenhocas acolheram alguns amigos que vieram do estrangeiro para visitar

Portugal. Durante a sua visita, os amigos ficaram deslumbrados com a famosa calçada

portuguesa.

Num dia em que passeavam por Lisboa, perto do castelo, a

calçada estava em manutenção e os amigos aproximaram-se

para observar o que se passava.

Os calceteiros estavam a colocar as pedras numa camada lisa

de areia, com a ajuda de uma espécie de martelo.

Rapidamente, surgiu a seguinte questão ao Niklas:

Ca l ç a d a

P o r t u g u e s a

20

Qual será a constituição

química destas pedras?

Figura 1 – Fotografia de

calçada portuguesa.

211

1. Pesquisem uma resposta para a questão colocada pelo Niklas.

2. Escrevam a fórmula química do constituinte principal da pedra e identifiquem os

elementos associados.

3. Recorram à Tabela Periódica para identificarem qual dos elementos, indicado na

questão anterior, faz parte do grupo 2.

Os engenhocas continuam a sua discussão.

Sara – Li num artigo que estas pedras são minadas de um tipo de rochas que existe em

grande abundância em Portugal.

Gonçalo – Pois é, e do que eu pesquisei, para além do elemento do grupo 2 que faz parte

do constituinte principal destas pedras, o magnésio também faz parte de pedras

semelhantes e originadas de uma forma parecida.

Beatriz – Vejam, faz parte do mesmo grupo! Será que esses dois elementos apresentam

características semelhantes? Os elementos do grupo 1 apresentavam!

4. Planifiquem uma atividade que vos permita responder à questão dos engenhocas.

5. Realizem a atividade que planearam.

212

6. Registem o que observaram. Refiram qual é o caráter químico das soluções obtidas.

7. Escrevam, através de uma equação química ou de um esquema de palavras:

a. A reação química que ocorre entre cada elemento e o oxigénio.

b. A reação química que ocorre entre os óxidos de cada elemento e a água.

8. Expliquem a reatividade dos elementos estudados.

9. Expliquem como varia a reatividade dos elementos ao longo do grupo.

213

Vão mais além…

As pedras da calçada dispostas na areia começam por estar com

um nivelamento um bocado irregular, sendo que é necessário

fazer um alisamento do chão com um maço ou com uma placa

vibratória. Enquanto os calceteiros procediam ao alisamento, a

Cameron questionou:

1. Planeiem um modo de terem a certeza de que o chão está na horizontal.

2. Coloquem a vossa ideia em ação. Escrevam se foi ou não um sucesso e expliquem os

resultados.

Como têm a certeza de

que o chão fica na

horizontal?

Figura 2 – Maço.

214

Reflexão

1. O que gostaste mais nesta tarefa? O que gostaste menos?

2. O que gostarias de aprender mais sobre estes elementos e as aplicações na calçada

portuguesa?

3. Que dificuldades sentiste? Tenta ser o mais explícito possível.

215

Apêndice B.3 – Tarefa 3 (Água da torneira)

Lê o texto seguinte.

Diversos tratamentos são feitos à água que chega às nossas casas. Por exemplo,

procede-se à fluoretação da água, em que se adicionam à água compostos de

flúor com o intuito de proteger contra as cáries dentárias. No entanto, estes

aditivos podem ter malefícios se ingeridos em excesso.

Assim, são feitos diversos estudos para controlar e determinar as quantidades

recomendadas destes aditivos na água. A fluoretação da água é feita colocando

um composto que contenha flúor. O pó fluoreto de cálcio (CaF2), o pó fluoreto

de sódio (NaF), o líquido hexafluorosilícico (H2SiF6) ou o pó fluorosilicato de sódio

(Na2SiF6) são exemplos desses compostos.

O seguinte excerto encontra-se num documento do Ministério da Saúde:

1. Indica o elemento referido no texto e identifica-o na Tabela Periódica.

(…) Contudo, o flúor não é uma substância inócua e a sua

ingestão deve ser controlada, uma vez que quando em excesso

pode provocar em determinadas circunstâncias efeitos adversos

ao nível dos dentes, a fluorose dentária, caracterizada pelo

aparecimento de manchas amareladas e ainda, numa situação

limite a fluorose esquelética, uma doença invalidante que afeta

milhões de pessoas e que ocorre em várias partes do mundo

designadamente na Índia, China e Continente Africano. Estes

efeitos estão associados em primeiro lugar ao consumo de água

com teores muito elevados em fluoretos (iões de flúor) e ainda à

exposição adicional a outras fontes de fluoretos.

Retirado de: “Os fluoretos na água de consumo humano” – DGS (2008)

A água da torneira

216

2. Pesquisem algumas (no mínimo três) das propriedades do elemento e da sua

substância elementar. Escrevam a sua configuração eletrónica. (p.232 e Tabela

Periódica)

3. Observem o vídeo sobre reações químicas deste elemento e

indiquem uma razão para a sua grande reatividade.

4. Indiquem algumas razões para o elemento não ser transportado nem colocado

na água no seu estado elementar.

217

Lê a seguinte conversa entre o Telmo e o Hélder.

5. Responde aos amigos, explicando a diminuição da reatividade ao longo do

grupo a que estes elementos pertencem.

Li num artigo científico que o flúor

é o elemento mais reativo do seu

grupo.

Pois, e o cloro é o segundo

mais reativo desse grupo.

Porque será?

218

Atividade de extensão

A água das regiões da Fernanda, do Fábio e da Josefa foi

analisada pelos especialistas esta semana. As

quantidades de fluoretos registadas em cada região

foram: na região da Fernanda 0,6 mg/L, na região do

Fábio 1,55 mg/L e na região da Josefa 0,9 mg/L.

6. Indica quais destas águas têm a quantidade de fluoretos dentro de todas as

margens legais definidas pelas entidades fictícias da Tabela 1. Explica o teu

raciocínio.

Tabela 2 – Quantidade de fluoreto (em miligramas por litro) na água, por algumas entidades fictícias.

Entidade Quantidade de fluoreto (mg/L)

Especialistas da água [0,6 ; 0,9[

Segurança na saúde de todos [0,5 ; 1,5]

Companhia água amigável ]0,6 ; 1,1]

219

Reflexão

1. O que gostaste mais nesta tarefa? O que gostaste menos?

2. Que dificuldades sentiste:

a. Sobre os conteúdos de química?

b. Na leitura da tabela das quantidades recomendadas de fluoretos?

c. Outras?

3. O que gostarias de aprender mais sobre estes elementos e os seus possíveis

benefícios e perigos?

220

Apêndice B.4 – Tarefa 4 (À descoberta dos gases nobres)

À descoberta dos

gases nobres

Folha 1


As primeiras lâmpadas de incandescência eram constituídas por um filamento (fio) de

tungsténio que se encontra dentro de uma ampola cheia de ar. Quando a corrente elétrica

passava pelo filamento aquecia-o a uma temperatura superior a

2000ºC e o fio entrava em incandescência, iluminando em seu

redor. Contudo, a esta temperatura o filamento também reagia com

o oxigénio do ar. Esta reação química provocava a quebra do

filamento e a lâmpada deixava de funcionar. Pelo facto da

iluminação destas lâmpadas dever-se ao filamento de tungsténio

incandescente, designaram-se de lâmpadas de “incandescência”.

Com o avanço da ciência e da tecnologia substituiu-se o ar por

árgon. O árgon é um gás inerte, por isso não reage com o filamento

de tungsténio.

Atualmente as lâmpadas de incandescência estão em desuso.

Figura 1 – Lâmpada de

incandescência.

Figura 3 – Filamento de tungsténio (W). Figura 2 – Lâmpadas de incandescência. Apagada e

acesa, da esquerda para a direita.

Filamento

221

Parte A

1. Escrevam o significado das palavras que desconhecem.

2. Discutam em turma o seu significado.

3. Identifiquem o elemento que permite melhorar o funcionamento da tecnologia

mencionada no texto e referiram a sua função principal.

4. Escrevam a propriedade química que o torna o elemento mencionado na questão 3

uma boa opção.

5. Consultem o vosso manual e expliquem a que se deve a propriedade química

mencionada na questão anterior.

222

À descoberta dos

gases nobres

Folha 2


Desde que foram produzidas, em 1911, as luzes de néon tornaram-se rapidamente

populares para serem usadas como letreiros luminosos chamativos. Preenchem-se tubos

de vidro com um gás inerte chamado néon. Quando este gás é sujeito à passagem de

corrente elétrica, emite radiação visível.

A baixa reatividade destes gases é o que permite

que estes tubos luminosos tenham uma grande

duração de vida.

Figura 5 – Letreiro luminoso “Experience

Physics” de luzes néon.

Figura 4 – Letreiro luminoso “OPEN” de luzes

néon.

223

Parte A



3. Identifiquem o elemento que permite o funcionamento da tecnologia mencionada no

texto.

4. Escrevam a propriedade química que o torna esse elemento numa boa opção.

5. Consultem o vosso manual e expliquem a que se deve a propriedade química

mencionada na questão anterior.

224

À descoberta dos

gases nobres

Folha 3


As máquinas fotográficas normais utilizam o flash para se poderem tirar fotos, mesmo

estando escuro, iluminando a área pretendida no momento da captura. No entanto, para

casos especiais, em que se tem de tirar fotos a

acontecimentos com movimentos rápidos (como

balas, por exemplo) o tempo que o flash da câmara

deve estar ligado é o mínimo possível. Deste modo,

as fotos não ficam desfocadas.

Existe, para isso, um mecanismo de máquinas

próprio para capturar estes momentos sem a foto ficar

desfocada: os flashtube. Estes tubos de vidro são

preenchidos com um gás que deve ser pouco reativo.

Geralmente, o gás colocado é o xénon (um gás não-

tóxico), por ser um gás inerte.

Figura 6 – Fotografia tirada a uma

bala a alta velocidade com o

mecanismo das flashtube.

Figura 7 - Fotografia tirada a um

pássaro com o mecanismo das

flashtube.

225

Parte A



3. Identifiquem o elemento que permite o funcionamento da tecnologia mencionada no

texto.

4. Escrevam a propriedade química que o torna numa boa opção

5. Consultem o vosso manual e expliquem a que se deve uma das propriedades químicas

mencionadas na questão anterior.

226

Parte B

1. Discutam em turma e registem que características os elementos dos diferentes textos

que estiveram a investigar têm em comum.

2. Relacionem a configuração eletrónica de cada elemento com o período a que

pertencem. Escrevam a sua relação.

227

Reflexão

O que gostaste mais de aprender nesta tarefa?

O que gostarias de aprender mais sobres os gases nobres e as suas aplicações?

Que dificuldades sentiste? Tenta ser o mais explícito possível.

228

Apêndice B.5 – Tarefa 5 (Construção da tabela periódica)

Construção da Tabela Periódica

Na tarefa vamos, todos juntos, construir parte da Tabela Periódica. A cada um é

atribuído aleatoriamente um elemento químico.

Protótipo:

e e e e

e e e e

Aplicação do

elemento em

engenharia/

tecnologia.

p

Símbolo Nome

Zona 3: eletrões de valência

Zona 2: aplicações do elemento

Zona 1: informações do elemento

229

Para a construção da tua parte da Tabela Periódica tem

em conta…

1. Cor da cartolina: associada às categorias metal, semimetal ou não metal.

2. Pesquisar sobre o teu elemento: uma ou duas aplicações de engenharia e

tecnologia. Usa imagens e descreve como é que o elemento é usado

nessas aplicações. A tua folha é imprimida para depois ser recortada e

colada, por ti, na zona 2.

3. Planificação: desenhar as medidas e dividir as zonas 1, 2 e 3 com um lápis.

4. Zona 1: símbolo químico do elemento com letras bem visíveis e o seu

nome por baixo. Escreve também o número atómico no quadrado “p”.

5. Zona 2: informações sobre as aplicações tecnológicas e de engenharia do

teu elemento.

6. Zona 3: preenchida de acordo com o número de eletrões de valência do

teu elemento. Por exemplo, se o teu elemento tiver 2 eletrões na sua última

camada, deves preencher dois dos quadrados “e” da zona 3.

230

A importância da Tabela Periódica

1. Explica como está organizada a Tabela Periódica em relação aos seus grupos e

períodos.

2. Refere uma situação do mundo real em que a organização da Tabela Periódica

ajude na resolução de um problema.

231

Construção do paralelepípedo

3 cm

3 cm

6 𝑐𝑚 Zona 3

5 cm Zona 1

Zona 2

𝑥

𝑥

4 ≈ 4,7 𝑐𝑚

233

Apêndice C – Guião das entrevistas

Dimensões Objetivos Questões Notas

1. Domínio

conceptual

Saber quais as

aprendizagens

dos alunos acerca

dos conceitos

científicos

(reatividade e

eletrões de

valência).

1. O que aprenderam sobre a reatividade dos elementos da tabela periódica?

2. O que aprenderam acerca de como os eletrões de valência influenciam a reatividade dos

elementos da tabela periódica?

3. Que características das tarefas ajudaram na vossa aprendizagem (contextos familiares,

discussões em turma, discussões em grupo/pares, estrutura semelhante das tarefas,

aprendizagem por investigação) dos conceitos científicos?

O professor leva as tarefas

para apontar para as questões

pretendidas e para as suas

características, fazendo um

enquadramento dos objetivos

de aprendizagem.

Saber que

dificuldades os

alunos sentiram

na compreensão

de conceitos

científicos

(reatividade e

eletrões de

valência).

4. Que dificuldades sentiram a aprender sobre a reatividade dos elementos da tabela

periódica?

5. Que dificuldades sentiram acerca de como os eletrões de valência influenciam a

reatividade dos elementos da tabela periódica?

6. Que características das tarefas dificultaram a aprendizagem dos conceitos científicos?

2. Processos

de raciocínio

Saber que

dificuldades os

alunos sentiram

nas justificações

e generalizações

de conceitos.

7. Que dificuldades sentiram na justificação da reatividade dos elementos pertencentes ao

mesmo grupo?

8. Que dificuldades sentiram em generalizar para outros elementos do mesmo grupo?

Explicação: explicação

recorrendo a propriedades,

conceitos ou leis.

Generalização: propor uma

regra empírica que englobe

234

Saber como o

contexto STEM

ajudou os alunos

a saber justificar

e generalizar

conceitos.

(Falar dos contextos, mostrar tarefas)

9. Como é que os contextos das baterias dos telemóveis, das pedras da calçada, da água da

torneira e das lâmpadas e flashes e a construção da tabela periódica contribuíram para vos

ajudar a justificar a reatividade dos elementos estudados?

todos os elementos de cada

grupo.

Aprendizagens (planificação

e representação)

3. Domínio

processual

Saber que

dificuldades os

alunos sentiram

na planificação e

na representação.

10. Que dificuldades sentiram na planificação das atividades experimentais?

11. Que dificuldades tiveram na representação das reações químicas?

12. Como evoluíram essas dificuldades nas tarefas 1 e 2?

4.

Relevância e

articulação

STEM

Saber que

relevância os

alunos dão ao

ensino das

ciências devido

aos contextos

STEM

apresentados.

13. Como é que os contextos das baterias dos telemóveis, das pedras da calçada, da água da

torneira e das lâmpadas e flashes e a construção da tabela periódica vos ajudaram a tornar

os conceitos científicos mais relevantes?

14. Em que medida estes contextos contribuíram para desenvolverem competências para o

futuro?

15. De que formas estas tarefas contribuíram para a escolha da área que terão de fazer no

final do 9.º ano? (repararam que não se falou só de química?)

16. De que forma a articulação da ciência, da tecnologia, da engenharia e da matemática

presente nestas tarefas facilitaram/dificultaram as vossas aprendizagens?

17. Quais as características das tarefas que contribuíram para a articulação STEM?

18. Qual a relevância que atribuem à articulação STEM para a aprendizagem da tabela

periódica?

Relevância: competências

para o presente e o futuro;

contributo para agir

responsavelmente na

sociedade; orientação para o

possível futuro emprego.

(Perceber se os rapazes e as

raparigas têm a mesma

opinião)

Saber a opinião dos alunos

quanto a possibilidade da

articulação STEM dadas as

características das tarefas.

235

Apêndice D – Questionário

QUESTIONÁRIO

Este questionário tem o objetivo de saber qual a relevância que dás ao ensino das ciências

física e química.

1. Primeiro precisamos que nos fales de ti.

a) Ano de escolaridade: ___________________

b) Data de nascimento (mês/ano): ___________________/__________

c) Sexo: F____ M____

d) Já repetiste algum ano? (Assinala com um X a afirmação correta)

SIM _________ Quantas vezes? __________

NÃO _________

e) Escola: __________________________________________________

f) Turma: ___________________________________________________

g) Qual é a profissão do teu pai? ___________________

h) Qual é a profissão da tua mãe? ___________________

2. Agora, pretendemos saber o que pensas das ciências em geral e de algumas

disciplinas de ciências em particular.

Na página seguinte está uma lista de frases. Lê cada frase atentamente e depois faz um

círculo no número que corresponde à tua resposta. Apenas deves selecionar um número

por cada questão. Se quiseres alterar a tua resposta, faz um “X” por cima do círculo e

coloca um novo círculo no número que queres selecionar. Atenção: Não há respostas

certas ou erradas.

236

Totalmente

NÃO

Nem por

isso

Mais ou

menos

Em parte,

sim

Totalmente

SIM

Ciências Físicas e Químicas

1. Eu gosto de aprender Físico-Química. 1 2 3 4 5

2. Eu gosto de conversar sobre temas relacionados com

Físico-Química.

1 2 3 4 5

3. Eu gosto das atividades que realizo nas aulas de

Físico-Química.

1 2 3 4 5

4. Na escola, quando estou a realizar atividades de

Físico-Química, não dou pelo tempo passar

1 2 3 4 5

5. Os temas abordados nas aulas de Físico-Química são

interessantes.

1 2 3 4 5

6. Quando a matéria de Físico-Química é muito difícil,

eu desisto ou apenas faço o mais fácil.

1 2 3 4 5

7. Quando as atividades de Físico-Química são difíceis,

eu prefiro perguntar a outras pessoas, do que pensar por

mim mesmo.

1 2 3 4 5

8. As aulas de Físico-Química permitem-me aprender

coisas úteis e importantes para o dia-a-dia.

1 2 3 4 5

9. As aulas de Físico-Química são importantes porque

me ajudam a desenvolver o meu raciocínio.

1 2 3 4 5

10. A matéria que aprendo em Físico-Química ajuda-

me a tomar decisões acerca da minha saúde.

1 2 3 4 5

11. A matéria que aprendo em Físico-Química ajuda-

me a tomar decisões acerca de problemas ambientais.

1 2 3 4 5

12. Eu uso o conhecimento que aprendo nas aulas de

Físico-Química para alertar as pessoas para

determinados problemas relacionados com a saúde

1 2 3 4 5

13. Eu uso o conhecimento que aprendo nas aulas de

Físico-Química para alertar as pessoas para

determinados problemas relacionados com o ambiente

1 2 3 4 5

14. Gosto das aulas de Físico-Química porque aprendo

sobre como funcionam as coisas

1 2 3 4 5

237

Totalmente

NÃO

Nem por

isso

Mais ou

menos

Em parte,

sim

Totalmente

SIM

Ciência em geral

15. O conhecimento científico é útil para construir um

mundo melhor

1 2 3 4 5

16. Eu acho que a Ciência é importante para preservar o

nosso planeta.

1 2 3 4 5

17. Eu vejo programas sobre Ciência na televisão. 1 2 3 4 5

18. Eu gosto de ler revistas e histórias sobre Ciência. 1 2 3 4 5

19. Quanto mais aprendo sobre Ciência, mais curiosidade

tenho acerca do mundo em meu redor.

1 2 3 4 5

20. Eu acho que todos devemos ter uma opinião sobre

questões relacionadas com Ciência.

1 2 3 4 5

21. Gosto de compreender para que serve a Ciência 1 2 3 4 5

22. Gosto mais das disciplinas de Ciências do que das outras

disciplinas.

1 2 3 4 5

23. Nas aulas de Ciências aprendo a ser mais crítico em

relação às notícias sobre questões científicas apresentadas na

televisão, nos jornais e nas revistas.

1 2 3 4 5

24. Eu gosto de me envolver com assuntos relacionados com

o local onde vivo

1 2 3 4 5

25. Eu acho que dou um contributo importante para a

resolução de problemas da região onde vivo

1 2 3 4 5

26. Eu contribuo para informar a comunidade sobre os

problemas locais

1 2 3 4 5

27. Eu acho que todos os cidadãos devem participar na

resolução dos problemas locais e/ou da comunidade

1 2 3 4 5

28. Aquilo que aprendo nas aulas de Ciências (F/Q e/ou

ciências naturais) ajuda-me a dar um contributo importante

para a resolução de problemas da região onde vivo

1 2 3 4 5

29. Eu procuro informar-me sobre os problemas locais e de

que forma posso dar o meu contributo para a sua resolução

1 2 3 4 5

30. Aquilo que aprendo nas aulas de ciências (F/Q e/ou

ciências naturais) ajuda-me a compreender alguns dos

problemas locais e/ou da comunidade

1 2 3 4 5

STEM na aprendizagem da tabela periódica Um trabalho com...

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