MODELAGEM MOLECULAR: ANÁLISE E REFLEXÃO SOBRE SEUS IMPACTOS NO ENSINO DE QUÍMICA.
ISBN 978-85-85905-25-5
Área
Ensino de Química
Autores
Ribeiro, F. (IFPA) ; Nunes, E. (IFPA) ; Souza, R. (IFPA) ; Neto, R. (IFPA) ; Silva, M. (IFPA) ; Barbosa, A.K. (IFPA)
Resumo
As Tecnologias da Informação e Comunicação (TICs) são ferramentas que facilitam a comunicação contemporânea, estando no centro das relações humanas, neste contexto, o professor pode utilizar as TIC como ferramentas para atenuar os problemas na abstração do ensino da Química, através da animação de recursos visualização e interação que são fornecidas por tais tecnologias. O presente trabalho tem como objetivo fazer uma análise de alguns artigos que tratam das TICs como ferramentas eficientes para atenuar alguns problemas no ensino de Química. Por exemplo, é possível aplicar software, desenho e modelagem molecular, Marvinsketch, pois isso permite a visualização de moléculas em 3 dimensões, permitindo a visualização de estruturas químicas.
Palavras chaves
Tecnologias; Educação; Metodologias
Introdução
Nas últimas décadas é notório que o avanço tecnológico tem se consolidado cada vez mais no meio social, corroborando com significativas transformações no dia a dia de cada indivíduo que dispõe deste privilégio. Essas mudanças podem ser evidenciadas através, principalmente, de meios de comunicação - smartphones, tablets notebooks, computadores, internet e etc. Na educação, os artifícios que a tecnologia proporciona pode contribuir significativamente para o processo ensino-aprendizagem, sendo uma alternativa auxiliadora na desenvoltura do professor ao ministrar determinado conteúdo em sala de aula, assim como, poderá também favorecer a qualidade do ensino, assumindo um papel importante nos processo pedagógico. Na área da Química, existem softwares e programas computacionais sendo utilizados como um importante recurso didático na busca de uma metodologia diferenciada de ensino da disciplina, visando facilitar a transigência desses alunos essas ferramentas permitem, sobretudo, a realização de desenhos de modelos moleculares com visualização em 3D fornecendo suas propriedades moleculares, (energia de ligação, massa molecular) e nomenclatura IUPAC, facilitando assim, a compreensão de aspectos da Química geral e da Química orgânica. Os principais softwares educacionais em que esses recursos estão disponíveis, são: Argulab, Avogadro, ACD/ChemSketch, Marvin 5.2.04, Kahoot e o ChemDraw Ultra 12.0 Trial. Essa ferramenta surge como uma alternativa de ensino de Química tendo em vista a grande dificuldade dos alunos em compreender os assuntos abordados nessa ciência, que por conta dos recursos e da estrutura que os profissionais deste âmbito dispõem, torna-se na maioria dos casos, abstrata e/ou sem nenhum sentido na formação cidadã desse estudante. Entretanto, por mais que a situação seja desfavorável, é importante o educador e o aluno possuírem uma relação de motivação mútua na busca do conhecimento, sendo relevante o professor colaborar para com o estímulo de um ser pensante “Ensinar não é transferir conhecimento, mas criar as possibilidades para a sua própria produção ou a sua construção. ” (FREIRE, 1996) que saiba, analisar, compreender e problematizar algumas situações-problema nas quais a escola contribuiu na sua formação. “A principal meta da educação é criar homens que sejam capazes de fazer coisas novas não simplesmente repetir o que outras gerações já fizeram. Homens que sejam criadores, inventores, descobridores. A segunda meta da educação é formar mentes que estejam em condições de criticar, verificar e não aceitar tudo que a elas se propõe” (PIAGET, 1976). Neste contexto, este presente trabalho desenvolve-se a partir do levantamento bibliográfico de artigos científicos que trataram de softwares como ferramenta pedagógica de fácil manipulação e usabilidade, evidenciando a importância das Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC’s), apresentando um relevante potencial no ensino de Química, em que poderá ser inserido no âmbito educacional cada vez com mais frequência. Embora seja de fundamental importância para expressar a ciência, as abstrações são uma das principais dificuldades encontradas pelos alunos do ensino básico (e até mesmo no ensino superior) quando trata-se da matéria de Química. A escola tem sido um ambiente onde as interações são estritamente academias, nesse cenário professores induzem seus alunos a seguir o método de memorização passiva para adquirir conteúdos, com metodologias desligadas da realidade (LARANJEIRA, OLIVEIRA, SOUZA E LIMA. 2014). Esse cenário tem passado por um professor de reforma no contexto educacional mundial, entretanto no Brasil, o ensino, e dentre eles o ensino de Química, continua sendo desligado da realidade, pois os conceitos, equações e informações referentes a ciência Química são transmitidos aos alunos apenas com o objetivo de fazê-los aprender para conquistar a aprovação em vestibulares, logo as metodologias empregadas para a transmissão do conhecimento em Química são desligadas da realidade vivida, não tendo um caráter para a formação cidadã (PCN,1999). Na perspectiva abordada, este trabalho objetiva fazer uma abordagem da eficiência do uso das TIC’s no contexto das aulas de Químicas ministradas na educação básica e na educação superior, por meio da análise dos principais artigos e trabalhos acadêmicos que abordam a temática.
Material e métodos
O Trabalho foi realizado a partir de levantamento bibliográfico feito nos principais artigos e trabalhos acadêmicos que abordam o tema. Foram feitas análises e reflexões sobre cada artigo, o modo que cada autor abordou a problemática das metodologias no ensino de Química, as relações de cada aluno com a disciplina, as intervenções com os programas computacionais para modelagem molecular e os resultados obtidos. Os comparativos feitos com os resultados, qualitativos e quantitativos, obtidos por cada autor, possibilitaram realizar as considerações finais deste trabalho. O levantamento foi feito entre 2010 e 2017, e dentre as revistas, destacam-se a Revista Eletrônica de Farmácia e a Revista HOLOS.
Resultado e discussão
É concreto que uma das grandes dificuldades encontradas pelos alunos, tanto
da educação básica quanto da educação superior, no entendimento e na
discussão da Química além das equações matemáticas existentes são as
quantidades de conceitos abstratos relacionados aos átomos, moléculas e as
propriedades físicas dos mesmos. O professor, de acordo com Vygotsky (1991),
tem o responsável papel de mediar o aluno e o conhecimento, procurando
métodos de para facilitar esse caminho. Nas aulas de Química, mais
precisamente na Química I são estudadas as teorias atômicas, onde são
abordados os conceitos de átomos, átomos neutros, íons catiônicos e íons
aniônicos, esse conteúdo é seguido pelo estudo da Tabela Periódica e as
propriedades de cada átomo de acordo com a sua distribuição na Tabela. Esse
estudo e entendimento de tais conceitos são importantes quando o professor
dá início a conteúdo de Química Orgânica, abordado nas chamadas Químicas III
e IV para o Ensino Médio, ou na disciplina de Química Orgânica para o Ensino
Superior; no estudo da Química Orgânica é baseado nos compostos que formam
ligações químicas com o Carbono e os conhecimentos na Química I e III são
fundamentais para o entendimento de estruturas moleculares formadas por
Carbono. Em todos os assuntos abordados é preciso ter o entendimento dos
átomos e suas disposições espaciais na formação de moléculas, o que é
conhecido como como o estudo da Geometria molecular, onde é exigido que o
aluno entenda formas geométricas em configurações de duas dimensões (2D) e
três dimensões (3D), neste ponto os alunos encontram dificuldades pois as
estruturas moleculares são impossíveis de serem vistas a “olho nu” e o uso
de microscópios é completamente ineficaz.
Em sala de aula, o professor faz uso de ferramentas para passar o
conteúdo, como átomos e moléculas, de modo a permitir que o aluno tenha a
maior compreensão possível, no quadro por exemplo são desenhadas moléculas
orgânicas tridimensionais, onde a parte em 3D é representada por uma cunha
cheia (para átomos que encontra-se para frente do plano) e uma cunha
hachurada (para átomos que encontram-se atrás do plano); embora seja uma
forma que diferencia as posições na estrutura, essa representação ainda
causa confusão na compreensão dos alunos que não conseguem visualizar de
fato a disposição espacial de moléculas. Os autores do artigo intitulado
“MARVINSKETCH E KAHOOT COMO FERRAMENTAS NO ENSINO DE ISOMERIA”
(holos.2017.4733) Costa, Dantas Filho e Moita (2017) observando a
problemática da abstração no ensino de isomeria para alunos da educação
básica (mais precisamente o Segundo ano do Ensino Médio), discutem a falta
de pesquisas voltadas para as metodologias empregadas para sanar a abstração
no ensino e aprendizagem de Química, mais precisamente no conteúdo de
isomeria, e com base nas poucas pesquisas existente no assunto, abordam o
uso do software MarvinSketch como uma TIC capaz de auxiliar os alunos por
permitir a visualização de moléculas e estruturas químicas em 3D, permitindo
a melhor compreensão da disposição espacial de Estereoisômeros, que são
estruturas químicas que apresentam o mesmo número de átomos mas
configurações espaciais distintas. Para prosseguirmos é preciso saber um
pouco do software MarvinSketch, desenvolvido pela empresa ChemAxon (
https://chemaxon.com/) especializada em programas de computadores voltados
para as áreas de Química e Biologia, por meio de uma interface simples e de
fácil manipulação, a criação de moléculas por meio do desenho virtual, ainda
é possível através do programa Marvin a visualização dessas estruturas
moleculares em três dimensões, permitindo observar a configuração de cada
átomo e assim entender especialmente a diferença característica de
estereoisômeros; o software também fornece a nomenclatura oficial IUPAC (
sigla em inglês para União Internacional de Química Pura e Aplicada, a
entidade que regulamenta os parâmetros padrões na Química), as possíveis
conformações (configurações que uma mesma molécula orgânica pode assumir no
espaço), os isômeros existentes e as principais propriedades físico -
químicas -ponto de fusão, ponto de ebulição, solubilidade, acidez e
basicidade, dissolução em água e mapas de potencial eletrostático- todos
conceitos que os discentes sentem dificuldades na aprendizagem. A versão
mais básica do software, com todos as funções necessárias para a
aprendizagem a nível básico e superior. É disponibilizada para download
gratuitamente no site https://chemaxon.com/products/marvin, bastando apenas
um cadastro com o email usual para efetivar o download; entre as principais
vantagens técnicas do MarvinSketch; destacam-se o fácil acesso, a
disponibilidade e o fato de não exigir um excelente processador para
garantir a rodagem sem travas.
O trabalho feito por Costa, Dantas Filho e Moita (2017) foi interessante
pois mostrou de forma simples como o conteúdo os conceitos de isômeros Cis-
Trans e isômeros E-Z, pode ser mais facilmente compreendido por alunos da
educação básica quando se tem o auxílio do software MarvinSketch como
ferramenta educacional para atenuar a problemática de abstração. Um ponto
importante ressaltado pelos autores foi que a utilização da TIC torna o
processo de aprendizagem dinâmico, pois os alunos participam da construção
dos modelos moleculares de forma ativa, podendo literalmente visualizar o
comportamento espacial da estrutura química desenhada, ainda segundo os
autores, esse tipo de metodologia leva o aluno mais perto de chegar ao
estado de Flow, o modo com as pessoas descrevem seu estado de espírito
quando a consciência está harmoniosamente ordenada e elas querem fazer o que
estão fazendo para o seu próprio bem (Mihaly, 1990 apud Fadel, 2014, p. 46),
isso quer dizer que a metodologia fugiu dos moldes mecânicos do ensino de
Química tradicional e isso despertou nos alunos uma vontade de aprender e
participar não apenas para decorar conceitos ou passar em provas, e sim por
uma vontade verdadeira de aprendizado e compreensão.
A mesma ideia foi utilizada pelos autores Ramos, Ramos, Lobato, Hage
Melim e Santos no artigo intitulado “MODELAGEM MOLECULAR COMO FERRAMENTA
MOTIVADORA NO ENSINO -APRENDIZAGEM EM MECANISMOS DE REAÇÃO DE DIELS - ALDER”
(Revista Virtual de Química; Volume 8, Número 6), que utilizaram não dois
softwares para modelagem molecular com o objetivo de tornar mais visual as
etapas do mecanismo de reação orgânica conhecido como Reação de Diels -
Alder (em homenagem aos químicos alemães Otto Paul Hermann Diels e Kurt
Alder, que em 1928 desenvolveram o procedimento conhecido como Síntese do
Dieno). Os softwares escolhidos pelos autores foram o ACD/ChemSketch
(https://www.acdlabs.com/resources/freeware/chemsketch/) e o Hyperchem
(http://www.hyper.com/); o primeiro software permite criação de desenhos
estruturas moleculares, mostrando as conformações possíveis, as principais
propriedades físico-químicas e a visualização de moléculas em formato 3D,
basicamente possui as mesmas funções do software MarvinSketch, porém na
versão gratuita do ACD/ChemSketch há um maior banco de dados de estruturas
pré disponíveis para comparações. Os autores optaram por utilizar o
Hyperchem, pois é uma ferramenta que permite a visualização otimizada em 3D,
fornece gráficos , permite o desenho de estruturas complexas , nele também é
possível fazer cálculos baseados na Mecânica Quântica e observar espectros
de Ressonância Magnética Nuclear (RMN), por isso é utilizado também para
projetos de pesquisa na área de fármacos (RAMOS, RAMOS, LOBATO, HEGA MELIM E
SANTOS. 2016).
Conclusões
Seguindo o objetivo de levantar uma discussão acerca do papel das Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC’s) como ferramentas que possam contribuir com o ensino e aprendizagem de Química , foi possível concluir através desse trabalho, é possível fazer aplicações de softwares voltados para a Química Computacional (aqui foram citados três deles) na Educação Básica e na Educação Superior, pois a dificuldade de abstração para poder entender os conceitos Químicos e observar estruturas microscópicas se faz presente nos alunos desses dois níveis de ensino. Portanto é preciso que os professores de Química, formados e em formação, despertem seus olhares para a os softwares voltados para o ensino de Química, pois como foi comprovado nos artigos analisados, essas ferramentas contribuem significativamente para a aprendizagem dos discente.
Agradecimentos
Ao Instituto Federal do Pará- Campus Belém e a CAPES, pelo Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência -PIBID
Referências
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