Valências, uma ferramenta didática para o ensino virtual de Química

Autores

dos Santos, C.V.P. (UFRJ)

Resumo

A Química é crítica para a compreensão da Natureza, mas devido ao alto nível de abstração de seus conceitos seu estudo é intelectualmente exigente. Isso é especialmente difícil para alunos que podem não estar totalmente preparados a nível cognitivo nos primeiros anos de contato com o tema. O uso de ferramentas didáticas para diminuir a sobrecarga de informações e liberar a capacidade de raciocínio e fixação permitem ganho de aprendizado e, dentre elas, os jogos contribuem de maneira significativa. Assim, foi um jogo sobre o tema valências que foi prazeroso para 80% dos participantes, entre 73% a 80% foram capazes de correlacionar conceitos importantes, de 67% a 80% acharam o jogo mais interessante do que métodos tradicionais e 80% desejam aprendem mais através de jogo semelhante.

Palavras chaves

Jogo Didático; Valências; Ensino Virtual

Introdução

A Química, apesar de ser uma Ciência com inúmeras aplicações práticas, possui uma ampla gama de conceitos abstratos. Esses conceitos formam o arcabouço intelectual necessário para a compreensão de fenômenos observáveis (TABER, 2002). A faixa etária adequada em que os alunos começam a ter contato com a Química, entre 14-17 anos (UNICEF, 2018) estaria, de acordo com as ideias de Piaget, no Estágio Operatório Formal - onde os alunos já começaram a utilizar a lógica para compreender o mundo de forma abstrata. Porém, interpretações mais recentes suportadas por evidências (SUTHERLAND, 2010 e 2006) sugerem que o início dessa fase pode se estender além dos 11-12 anos a até pelo menos os 15-16 anos. Além disso, o nível de abstração que esses alunos enfrentam ao aprender Química tende a ser maior do que eles enfrentam no cotidiano, o que pode levar a problemas de sobrecarga do espaço de memória de trabalho (SIRHAN, 2007) e, subsequentemente, a problemas de aprendizado. Ferramentas lúdicas de ensino tendem a melhorar o processo de aprendizagem, tanto por diminuir a incidência de emoções negativas e aumentar a de positivas (CHEN, HUSNAINI e CHEN, 2020), quanto por explorar aspectos cognitivos menos acessíveis nas salas de aula tradicionais (HU et al., 2022). Dentre essas ferramentas, os jogos têm aceitação facilitada por já serem uma forma de lazer popular, permitindo assim a inserção dos temas a serem discutidos de forma menos formal e, preferencialmente, prazerosa. Além disso, há fortes indícios de que o aprendizado a partir de jogos aumenta o desempenho da média dos alunos (CHEN, HUSNAINI e CHEN, 2020; FRANCO-MARISCAL et al., 2016; RASTEGARPOUR e MARASHI, 2012) e que jogos podem ser capazes de manter a atividade da memória de trabalho perto de suas capacidades máximas (NINAUS et al., 2015). Mesmo que jogos presenciais obrigatórios (como os de cartas/baralho) e facultativos (como os virtuais) não apresentem grandes diferenças entre si no aprendizado dos alunos (RASTEGARPOUR e MARASHI, 2012), os jogos virtuais possuem conveniências como a possibilidade de vários alunos jogarem ao mesmo tempo e a de o fazerem em diferentes ambientes remotamente se necessário. Dessa forma, foi proposto um jogo virtual sobre o tema valências que permita o uso dos conhecimentos teóricos em um ambiente que mantenha a motivação do aluno alta. O jogo foi hospedado eletronicamente no site O Mundo da Química (www.omundodaquimica.com.br/jogo/valencias) e foi oferecido um questionário de carácter exploratório para avaliação de aspectos emocionais, interativos e didáticos experimentados pelos participantes.

Material e métodos

O jogo foi idealizado para ser experimentado em sala de aula com condução do professor para alunos não íntimos dos temas valências/ligações químicas e geometria molecular (do 9º Ano do Ensino Fundamental ao 1º do Ensino Médio) ou desacompanhado para alunos que já tiveram contato formal em sala de aula com os temas (a partir do 1º do Ensino Médio). Foi construído em HTML5 e Javascript (via Contruct2) para permitir fácil acesso a partir de navegador em diferentes dispositivos através da internet. A lógica abordada foi a de sobrepor os elementos nas posições faltantes (Figura 1a) de acordo com as valências e ligações químicas corretas através do comando de arrastar e soltar. As respostas certas também foram balizadas pelo recurso ‘Dicas’, representado pelo cartão azul notado com “?”, e pelos tamanhos relativos dos elementos (em alusão aos raios atômicos e iônicos). Os acertos ((Figura 1b) e erros individuais foram comunicados por efeitos sonoros e visuais, enquanto a finalização correta da estrutura revela também sua nomenclatura e fórmula molecular (Figura 1c). O questionário foi oferecido eletronicamente na página do jogo (www.omundodaquimica.com.br/jogo/valencias) e divulgado por meio de redes sociais para preenchimento voluntário e anônimo por 14 dias. As questões foram distribuídas para atender a propósitos de sondagem de público respondente (‘Formação’, ‘Dificuldade Jogada’, ‘Total de Fases Jogadas’ e ‘Conceitos Prévios’), acessibilidade (meio usado para jogar) e aspectos motivacionais e didáticos (‘Aspectos Interativos’ e ‘Aspectos Didáticos e Emocionais’). A avaliação do jogo como ferramenta didática foi centrada nas questões motivacionais e didáticas listadas a seguir e foram respondidas como múltipla escolha entre discordo totalmente, discordo, não sei responder/não se aplica, concordo e concordo totalmente: 1. Aspectos Motivacionais 1.1. De modo geral, jogar me deixou ansioso ou apreensivo? 1.2. Ter muitos elementos na tela de jogo atrapalhou meu raciocínio. 1.3. Errar, se aplicável, me deixou ansioso ou apreensivo. 1.4. A correlação de conceitos pareceu mais leve do que se feita em aula tradicional. 1.5. A correlação de conceitos pareceu mais leve do que se feita estudando sozinho. 1.6. Me diverti durante a experiência. 1.7 Tenho vontade de aprender outros conceitos através de um jogo semelhante. 2. Aspectos Didáticos 2.1. A presença do recurso 'Dicas' é útil. 2.2. No recurso 'Dicas', a variedade de abordagens enriquece o jogo. 2.3. O recurso 'Dicas' melhorou o aprendizado. 2.4. Consegui relacionar estrutura e nomenclatura. 2.5. Consegui relacionar geometria e fórmula molecular. 2.6. Aprendi algo novo após a experiência

Resultado e discussão

Estruturalmente, o jogo foi dividido em Tutorial, Fácil, Médio e Difícil. O Tutorial foi subdivido em ‘Conceitos Básicos’, onde é possível acessar uma breve revisão sobre os conceitos de átomos, ligações, valências e cargas, e ‘Como Jogar’, onde as mecânicas do jogo em si foram abordadas. A dificuldade Fácil conta com 20 níveis onde foram abordados elementos representativos e moléculas pouco complexas, com ligações simples, duplas e triplas, todas respeitando a Regra do Octeto e com baixa variedade de geometrias moleculares. Foram oferecidas poucas opções para facilitar o foco e a atenção do participante ao problema proposto. A dificuldade Médio conta com 20 níveis onde foram introduzidas as espécies carregadas, algumas moléculas orgânicas simples, alguns elementos de transição, geometrias moleculares baseadas em expansão de valência como nos casos do sulfito (Médio 8) e nitrato (Médio 9) e necessidade de conhecimento do modelo de repulsão de pares de elétrons na camada de valência para a correta compreensão das geometrias. Também foi introduzida uma mecânica em que um clique/toque duplo sobre um elemento o duplica, o que por um lado aumenta a necessidade de análise, mas por outro foi atenuado pelo uso de muitos elementos repetidos como no metano (Médio 1) e hidrônio (Médio 7). A dificuldade Difícil conta com 10 níveis onde foram priorizados exemplos de espécies reativas como o nitrônio (Difícil 9) e tetracloroaluminato (Difícil 7), além de casos de geometria menos usual como a do tetracloreto de enxofre (Difícil 5). As ‘Dicas’ também passaram a ter um foco maior na reatividade e em aspectos tangenciais à espécie problema. O questionário foi oferecido pela internet na página do jogo por um período de 14 dias resultando em 15 respostas (N=15) anônimas. Houve heterogeneidade de formação entre os participantes: 46% foram de estudantes do ensino médio, 13% de graduandos em Química ou áreas afins, 7% de graduandos em outras áreas, 7% de graduados em Química, 20% de pós-graduados em Química e 7% de pós-graduados em outras áreas. O celular foi o meio mais usado para jogar (86%), seguido por PC onde 7% utilizaram o modo tela cheia e 7% diretamente na página (modo embebido). A experiência foi distribuída entre a dificuldade Fácil completa (20 níveis, 40%), 13% jogaram todos os 50 níveis disponíveis, até 10 fases de dificuldades sortidas (20%), de 11 a 20 fases de dificuldades sortidas (14%). O restante jogou apenas o tutorial. A maioria dos participantes declarou ter domínio sobre os conceitos chave como o de fórmulas moleculares (60%), estruturas de Lewis (67%), distribuição eletrônica e valência (73%), nomenclaturas orgânica (60%) e inorgânica (60%) e modelo de repulsão de pares de elétrons na camada de valência (60%). O resultado das avaliações motivacionais e didáticas foram resumidas na Figura 2 e apresentados mais detalhadamente abaixo. Por simplificação, os resultados de discordo e discordo totalmente foram reunidos em um, assim como concordo e concordo totalmente: 1. Aspectos Motivacionais 1.1. De modo geral, jogar me deixou ansioso ou apreensivo? Discordo 54%, Não se aplica 33%, Concordo 13% 1.2. Ter muitos elementos na tela de jogo atrapalhou meu raciocínio. Discordo 67%, Não se aplica 33%, Concordo 0% 1.3. Errar, se aplicável, me deixou ansioso ou apreensivo. Discordo 73%, Não se aplica 20%, Concordo 7% 1.4. A correlação de conceitos pareceu mais leve do que se feita em aula tradicional. Discordo 0%, Não se aplica 33%, Concordo 67% 1.5. A correlação de conceitos pareceu mais leve do que se feita estudando sozinho. Discordo 7%, Não se aplica 13%, Concordo 80% 1.6. Me diverti durante a experiência. Discordo 7%, Não se aplica 13%, Concordo 80% 1.7. Tenho vontade de aprender outros conceitos através de um jogo semelhante. Discordo 7%, Não se aplica 13%, Concordo 80% 2. Aspectos Didáticos 2.1. A presença do recurso 'Dicas' é útil. Discordo 7%, Não se aplica 33%, Concordo 60% 2.2. No recurso 'Dicas', a variedade de abordagens enriquece o jogo. Discordo 0%, Não se aplica 27%, Concordo 73% 2.3. O recurso 'Dicas' melhorou o aprendizado. Discordo 0%, Não se aplica 27%, Concordo 73% 2.4. Consegui relacionar estrutura e nomenclatura. Discordo 0%, Não se aplica 20%, Concordo 80% 2.5. Consegui relacionar geometria e fórmula molecular. Discordo 0%, Não se aplica 33%, Concordo 67% 2.6. Aprendi algo novo após a experiência Discordo 13%, Não se aplica 27%, Concordo 60% Os resultados das perguntas 1.1, 1.6 e 1.7 indicaram que o ato de jogar Valências causou emoções positivas na grande maioria dos participantes, além de que permitiu a assimilação dos conhecimentos de forma mais suave do que em métodos tradicionais (perguntas 1.4 e 1.5). Esses são critérios importantes para a efetividade do aprendizado por meio de um jogo (BYUSA, KAMPIRE e MWESIGYE, 2022; HU et al., 2022; CHEN, HUSNAINI e CHEN, 2020; RASTEGARPOUR e MARASHI, 2012; SIRHAN, 2007), uma vez que a motivação elevada está ligada a maiores níveis de cognição e retenção de conteúdo (HU et al., 2022). O jogo foi desenhado para não ser punitivo e se aproveitar da tentativa e erro do aluno como ferramenta de aprendizado (RASTEGARPOUR e MARASHI, 2012), o que foi verificado através da pergunta 1.3 onde apenas 7% dos participantes se sentiu ansioso/apreensivo por errar. A mecânica ‘Dicas’ foi elaborada para fornecer subsídios extras para o participante e foi considerada útil (60%) e instrutiva (73%). Mesmo a variedade de abordagens do recurso foi apreciada pela maioria dos participantes (73%) sem prejuízo no aprendizado e experiência geral. O bom uso do espaço de memória foi evidenciado através do conforto visual ao jogar por 93%, apesar de várias informações serem oferecidas ao mesmo tempo, e 87% dos participantes terem achado agradável a variedade de cores durante o jogo. Ademais, o recurso ‘Dicas’, que forneceu informações adicionais, foi apreciado por ampla maioria (73%). A maioria dos participantes declarou ter sido capaz de relacionar estrutura a nomenclatura (80%) e geometria e fórmula molecular (73%). Estrutura e geometria foram informações construídas pelos participantes ao jogar, enquanto nomenclatura e fórmula molecular foram informações reveladas após o acerto da molécula. Mesmo que não haja evidências suficientes para sugerir o aprendizado formal, foi possível verificar que as informações construídas durante o jogo e as fornecidas após o acerto foram recebidas e agregadas sinergicamente. O público-alvo está na faixa do 9º ano do ensino fundamental a até o fim do ensino médio, mas 54% dos participantes se declararam acima dessa escolaridade. Apesar disso, 60% acreditam que aprenderam algo novo após jogar, de modo que pode ser possível estender o limite para os primeiros anos do ensino superior em carácter de revisão e com as devidas adequações.

(a) Apresentação inicial da tela de jogo, (b) Representação visual de acerto individual, (c) Representação visual de resposta final correta


Gráficos das respostas obtidas, os detalhes foram descritos em Resultados e Discussão

Conclusões

Foi possível observar, em um conjunto de 15 participantes, que o ato de jogar Valências foi uma experiência prazerosa para 80% dos participantes e que 73% se sentiram livres para errar. Entre 73% a 80% dos participantes foram capazes de correlacionar os conceitos de fórmula molecular, geometria, estrutura e nomenclatura, onde pouco menos da metade declarou ter domínio anterior. A experiência foi mais prazerosa do que aulas formais e estudar sozinho para 67% e 80%, respectivamente, e 80% desejam aprendem outros conceitos através de jogo semelhante. Também foi possível perceber que a aplicação do jogo pode ser expandida, com adequações, até os primeiros anos do ensino superior e que jogos semelhantes em outros tópicos podem surtir efeitos positivos no aprendizado e serem igualmente apreciados pelos alunos.

Agradecimentos

Referências

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