O presente relatório visa satisfazer o requisito expresso no nº2 do Artº 44 do Estatuto da Carreira Docente Universitária (Lei 19/80 de 16 de Julho) que exige a apresentação de ‘‘O programa, os conteúdos e os métodos de ensino teórico e prático das matérias da disciplina, ou de uma das disciplinas, do grupo a que respeita o concurso’’. A legislação deixa assim ao candidato a opção de apresentar no relatório o programa de uma disciplina actualmente leccionada na escola ou o programa de uma nova disciplina a implementar.

A Licenciatura em Química da Faculdade de Ciências do Porto foi recentemente reestruturada, com a reforma de Bolonha. Os alunos candidatos a ensinar Química nos ensinos básico e secundário frequentarão o Mestrado em ensino da Física e da Química, incluindo a disciplina de Didáctica da Química I, cuja definição reflectida, actualizada e inovadora é aqui relatada.

O programa que apresento detalhadamente nas secções seguintes, é resultado não só da forma como o novo Mestrado está estruturado e se articula com as Licenciaturas em Física e Química, mas também da minha experiência como professor e autor de manuais escolares e da reflexão crítica sobre o passado, o presente e o futuro do ensino da Química, nas interfaces do ensino superior com os ensinos básico e secundário. Salientaria como pontos fortes/originais da organização e metodologia da disciplina, os seguintes:

1. Enfoque associado aos conteúdos programáticos dos ensinos básico e secundário (os que os alunos, futuros professores, vão usar…), sem deixar de encarar alguns aprofundamentos e sem abandonar o espírito crítico em relação aos mesmos.

2. Inclusão de recursos digitais para o ensino de química, no sentido de explicar melhor conceitos importantes e ampliar contextos de aplicação prática à realidade social/ambiental.

3. Tentativa de justo equilíbrio entre dicotomias relevantes, nem sempre bem articuladas no ensino da química: conceitos/contextos; ensino para a cidadania/elites; exigência/tolerância; teoria/prática; quadro e livro/computadores, etc.

4. Esclarecimento de “subtilezas” clarificadoras de inúmeros conceitos de química (equilíbrio químico dinâmico, modelos quânticos atómicos e moleculares, segunda lei da termodinâmica e equilíbrio químico, etc.).

5. Tratamento experimental crítico e útil, com ligação preliminar ás escolas dos ensinos básico e secundário.

6. Investigação complementar sobre o ensino da química em revistas de referência (Journal of Chemical Education, em particular).

7. Desenvolvimento de aptidões transferíveis (capacidade de escrita, aptidões de síntese, apresentações orais, trabalho de grupo, etc.), muito úteis para a vida futura do professor.

8. Utilização de ferramentas digitais colaborativas, fundamentais para a dinâmica da disciplina e catapultantes de práticas pedagógicas do séc. XXI, com os alunos dos ensinos básico e secundário.

Uma nota final para o estilo sintético assumido neste documento, evitando-se textos excessivos e materiais pedagógicos adicionais em demasia. Por outro lado, são inúmeras as extensões para sítios da Internet onde textos, simulações, jogos digitais, vídeos e outros materiais são apontados (a grande maioria destes recursos tem vindo a ser produzida em parcerias com alunos e investigadores da FCUP).

Para usufruir das valências hipermédia deste relatório pedagógico, recomenda-se a sua consulta on line em:

http://www.fc.up.pt/pessoas/jpaiva/2008/didqui1/ ou, no endereço alternativo

http://www.jcpaiva.net/content.php?d=curriculum/didqui1).

2. FICHA SINÓPTICA DA DISCIPLINA

Didáctica da Química I

Faculdade de Ciências (Universidade do Porto)

Departamento de Química

Mestrado em Ensino de Física e de Química, 1º ano

1º semestre

Escolaridade

Teórica: 28 horas de contacto

Prática: 42 horas de contacto

Tempo de trabalho: 162 horas

ECTS: 6

Número de aulas previstas*

Teóricas: 28 aulas de 1 hora, duas vezes por semana.

Teórico-práticas: 14 aulas de 3 horas, uma vez por semana.

* Considera-se um semestre lectivo efectivo de 14 semanas.

3. ENQUADRAMENTO DA DISCIPLINA

O actual 2º ciclo de Ensino da Física e da Química visa preparar os alunos para a complexa, exigente e fascinante missão de ser professor de Físico-Químicas.

Os alunos que ingressarem neste curso são essencialmente provenientes dos 1ºs ciclos de Física e Química, sendo que, em casos especiais, alunos com outros percursos curriculares possam surgir.

Os potenciais alunos da disciplina terão formações mais (os de Química) ou menos (os de Física) sólidas em Química, com conhecimentos de base e competências laboratoriais adequadas ao início da sua formação como professores de Química.

Será de prever, porém, alguma heterogeneidade de backgrounds nos alunos, pelo que, como veremos adiante, se justificam plenamente metodologias flexíveis e diferenciadas, conforme, aliás, o espírito de Bolonha.

Procurei ajustar a flexibilidade exigida ao desenho curricular, sem cair em demasiada dispersão, não deixando nunca os alunos de “mãos vazias”.

A par de propostas criativas e essencialmente emergentes das capacidades contextualizadas dos alunos, proponho conteúdos e abordo assuntos concretos, estruturantes para a formação competente e crítica do futuro professor de Química.

Embora os apelos a alguma dinâmica investigativa no ensino de Química sejam mais nítidos na cadeira de Didáctica de Química II (no semestre seguinte), alguns “aperitivos” de investigação são fornecidos, nomeadamente através dos “bastidores” das simulações computacionais e respectivo impacto nos alunos.

A análise curricular de todas as disciplinas do Mestrado em Ensino de Física e de Química (Didáctica da Química e Física, em particular) bem como algumas trocas de impressões com os respectivos docentes conduziram a um esforço de evitar repetições a alguma convergência de objectivos entre as diversas disciplinas do curso.

Alguns alunos que poderão frequentar a disciplina de Didáctica da Química I pertencem ao mestrado em Física e Química em Contexto Escolar, mais talhado para formação contínua de professores. A estrutura que delineámos, julgamos, não os defraudará (até porque alguns assuntos e estratégias já foram tratados, também, em acções de formação de professores).

Tenta gerir-se no esboço da disciplina de Didáctica da Química I uma “tensão” curricular emergente: trata-se da verticalidade com que convém aprofundar alguns assuntos versus a horizontalidade (transdisciplinaridade, pluridisciplinaridade e interdisciplinaridade) que o ensino da Química contemporâneo exige. A Química, qual ciência de interface, omnipresente no quotidiano do Universo, presta-se à procura desse desiderato. É quase “ir ao fundo” sem sair da visão “de superfície”. Tentámos, na estruturação desta disciplina, apontar caminhos ao futuro professor de Química, para que este tenha o fito da árvore (vertical) sem perder de vista a floresta (horizontal).

O programa tem algo de zoom in e zoom out, tão típico do tabuleiro da Química, onde no microscópico e no macroscópico se joga o destino da Ciência. Há poesia na Química!

4. COMPETÊNCIAS E OBJECTIVOS PROGRAMÁTICOS

Algumas notas sobre objectivos e competências associados à disciplina de Didáctica da Química I

Tendo consciência da dificuldade de tanto assunto interessante e importante a abranger, tem sentido explicitar uma certa consciência de incompletude intrínseca desta disciplina. Com efeito, há assuntos relevantes que tiveram de ficar de fora na explicitação curricular (química orgânica ou cinética química, no seu sentido explícito, por exemplo). Convém referir, porém, que as estratégias flexíveis propostas não excluem e certamente incluirão estas temáticas (na escolha de artigos científicos, no esboço de webquests e roteiros de exploração de software ou em comentários de sites, por exemplo, como se verá adiante).

Há alguma simetria na organização dos conteúdos, com sete capítulos, tendencialmente apontando, para gerir cada capítulo em quatro aulas teóricas e duas aulas teórico-práticas (duas semanas). Tentar-se-á uma ligação e coordenação das aulas teóricas e teórico-práticas (ver adiante), o que nem sempre é bem conseguido no ensino superior.

Os assuntos versados são fundamentais no ensino da Química e estão directa ou indirectamente ligados aos programas curriculares das disciplinas de química pré-universitárias, embora, muitas vezes, como convém, ultrapassem objectivos de aprendizagem elementares. O futuro professor de Química, bem entendido, deverá ter um olhar “cónico” da Química que ensina, sendo capaz de compreender a um nível mais profundo do que aquele que ensina aos seus alunos.

O primeiro capítulo, intitula-se conceitos e contextos de Química. Far-se-á uma abordagem ora conceptual ora de contexto e aplicação (Ciência – Tecnologia – Sociedade – Ambiente /CTSA) de assuntos fulcrais em Química, como estrutura atómica e molecular e materiais, equilibro químico e ambiente, oxidação – redução e corrosão de metais, etc.

O capítulo dois debruça-se sobre a actividade experimental em química. Esta temática será alvo particular, das aulas teórico-práticas.

O terceiro capítulo aborda os recursos digitais no ensino da Química, sendo aí possível adaptar o extenso role de materiais existentes às lacunas próprias dos alunos e ao contexto (dinâmico, note-se) do ensino da Química nas escolas básicas e secundárias.

O quarto capítulo foca abordagens inovadoras no ensino da Química, sendo que propostas agora apresentadas na forma escrita, poderão sofrer actualizações oportunas nas versões digitais oferecidas aos alunos.

Os capítulos quinto e sexto desenvolvem-se mais à volta de conceitos cruciais em Química, ora olhados pelo prisma conceptual em si (cap. 5) ora vistos na perspectiva daquilo a que chamamos dicotomias educativas.

O último capítulo é algo prospectivo, focando aspectos da filosofia e sociologia da educação e da educação e da Química. Convida-se a um olhar crítico (e auto-crítico) do professor de química mas, acima de tudo, pretende-se lançar redes para garantir professores de química seguros e muito motivados para a profissão, conscientes da sua nobilíssima missão.

Seguidamente alinham-se em tópicos alguns objectivos e competências gerais associadas à disciplina. Os itens específicos de objectivos e competências ressaltam obviamente no sumário do Conteúdo Programático, adiante.

Gere-se, ao longo de todo o ano lectivo, o esforço maior do professor de ciências, que procura continuamente como seu tesouro, o ponto de equilíbrio entre o rigor e a clareza. Considerando os futuros professores, sem simplismos nem “infantilismos”, é nosso objectivo que os alunos inscrevam na sua história profissional a oferta de rigor científico sob a máxima de Voltaire: “Sou obrigado a baixar-me para que me entendam”.

Objectivos e Competências

1. Compreender a fulcralidade da docência em Química.

2. Aprofundar o domínio conceptual de importantes noções de Química.

3. Promover o aprofundamento de determinados assuntos de Química que se prestam a erros e confusões nos alunos.

4. Melhorar a capacidade de comunicar assuntos de índole científica.

5. Manejar, planear e utilizar recursos digitais e outras ferramentas educativas para o ensino da Química.

6. Promover competências gerais de natureza cognitiva, prática, de decisão, de comunicação e de desenvolvimento profissional e intelectual autónomo.

6. Ampliar o leque de valências de colaboratividade.

7. Melhorar e adquirir novas competências de segurança e manuseamento laboratorial em Química.

8. Incrementar a capacidade de apresentar ideias oralmente, com clareza e rigor (aproximação à aula).

9. Promover o uso de tecnologias de informação e comunicação para fins educativos.

Sumário de Conteúdo Programático da disciplina de Didáctica da Química I

1. Conceitos e contextos de Química

2. Actividade experimental e ensino de Química

3. Recursos digitais no ensino de Química

4. Alternativas metodológicas envolventes para a inovação do ensino de Química

5. “Subtilezas” associadas a conceitos de Química

6. Gestão de dicotomias educativas no ensino de Química

7. Tópicos sobre o passado, presente e futuro da educação científica.

5. MÉTODO DE ENSINO

Aulas teóricas

Os conteúdos centrais da disciplina de Didáctica da Química são ministrados, principal mas não exclusivamente, nas aulas teóricas.

Todos os textos, simulações e materiais associados à disciplina (incluindo muitos dos constantes neste documento) são disponibilizados aos alunos na plataforma de e-learning associada, acessível a partir do site da FCUP e já por mim utilizada noutros anos lectivos, em muitas disciplinas. Esta área virtual potencia e “estende” a sala de aula, no espaço e no tempo: fóruns continuam conversas, textos prolongam leituras, simulações podem ser re-visitadas, documentos dos alunos podem ser partilhados.

As aulas teóricas terão um estilo assumidamente “magistral” (no bom sentido do termo) embora se encoraje a participação dos alunos. Será feita particular parcimónia no uso de slides power point (para que se não abuse…), preferindo-se a mostra de simulações, jogos digitais, figuras dinâmicas e outras ferramentas de ambiente virtual, como adiante se verá.

Uma extensa lista de bibliografia, acessível em papel mas também, na maioria dos casos, disponível digitalmente, será oferecida aos alunos.

Aulas teórico-práticas

Estas aulas serão muito pró-activas, fomentando-se a participação dos alunos, em alguns casos constituindo-se pequenos grupos de trabalho.

Algumas aulas poderão acontecer noutros espaços, como aquelas de índole laboratorial, a propósito das quais se tentará fazer uma “ponte” com escolas secundárias colaborantes.

Os alunos terão pequenos projectos a seu cargo, que desenvolverão ora individualmente ora em pequenos grupos. Estes trabalhos (revisão de artigos científicos, roteiros de exploração de software, webquests, sugestões de abordagem laboratorial, etc.) serão submetidos por upload em plataforma digital da disciplina e apresentados oralmente. Versões papel serão tendencialmente não usadas. Assim se desenvolverão aptidões transferíveis importantes para a vida profissional dos alunos. Estas actividades teórico-práticas serão alvo de processos dinâmicos de avaliação.

6. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO DAS AULAS TEÓRICAS

a) Programa da disciplina

Na elaboração do programa que aqui se apresenta considerou-se, num semestre de 14 semanas, um total efectivo de 28 aulas (2 horas semanais).

1. Conceitos e contextos de Química

1.0. Considerações gerais sobre a disciplina: objectivos, conteúdo programático, metodologia, plataforma de e-learning.

1.1. Átomos, moléculas e novos materiais.

1.2. Equilíbrio Químico, ambiente e indústria.

1.3. Oxidação – Redução e corrosão de metais.

2. Actividade Experimental e Ensino de Química

2.1. A experimentação na ciência química.

2.2. Segurança e generalidades no Laboratório de Química.

2.3. Protocolos experimentais: das “receitas” ao “projecto laboratorial”.

3. Recursos digitais no ensino de Química

3.1 Simulações para o ensino de fenómenos químicos.

3.2. Tabelas periódicas digitais.

3.3. Outros recursos multimédia de Química.

4. Alternativas metodológicas envolventes para a inovação do ensino de Química

4.1. Webquests.

4.2. Roteiros de exploração de software educativo.

4.3. “Teachers involving Parents in Schoolwork” (TIPS).

5. “Subtilezas” associadas a conceitos de Química

5.1. Nos bastidores do equilíbrio químico.

5.2. Solubilidade e segunda lei da termodinâmica.

5.3. Átomos, moléculas e modelos.

6. Gestão de dicotomias educativas no ensino de Química

6.1. Memorização, criatividade e pressão dos gases.

6.2. Rigor, Transigência e representação molecular.

6.3. Teoria, prática e mudanças de estado.

7. Tópicos sobre o passado, presente e futuro da educação científica (o caso da Química)

7.1. Sociologia e filosofia da ciência aos olhos da educação científica no séc. XXI.

7.2. Conceitos de química vistos em espiral, do 7º ao 12º ano.

7.3. Inovação, criatividade … e “mangas arregaçadas” como contributos para a promoção da educação em Química.

b) Detalhe de conteúdos, linhas metodológicas e estratégias

Apresenta-se o programa da disciplina de Didáctica da Química I de uma forma mais detalhada. Mais do que um conjunto sistemático de conceitos importa aqui avançar alguns tópicos relevantes e indicar, em muitos casos, sítios da Internet com informação complementar. A maioria dos recursos digitais aqui expressos (disponíveis na plataforma de e-learning da disciplina) corresponde a produção própria dos últimos anos, em muitos casos no âmbito de trabalho de investigação e teses académicas na FCUP.

Um excessivo detalhe em planos de aulas pode mesmo conduzir a uma certa artificialidade, uma vez que um professor, em qualquer nível de ensino, nos nossos dias, se deverá afastar da mera reprodução sistemática de um qualquer plano. Sem comprometer a organização, a clareza e o rigor, um plano de aula será sempre um plano susceptível a mudanças, de acordo com auto e hetero avaliações sistemáticas de todo o processo. Embora definindo bem o “porto de chegada”, uma aula no século XXI deverá ter um rumo flexível, conforme os ventos de circunstâncias. Particularmente, importa como e o que “sopram” os alunos...

Note-se ainda que a maioria dos tópicos ganha complementaridade e síntese nas correspondentes aulas teórico-práticas. Sem ficar refém da sincronia de calendário entre aulas teóricas e aulas teórico-práticas, este desenho curricular tende a optimizar a coerência e ligação entre aulas teóricas e aulas teórico-práticas.

1 Conceitos e contextos de Química

1.1. Átomos, moléculas e novos materiais

1.1.1. Orbitais atómicas e moleculares

1.1.2. O diamante (afinal) risca-se com novos compostos de C₆₀ e derivados

1.1.3. Compósitos e outros materiais inovadores

1.2. Equilíbrio Químico, ambiente e indústria

1.2.1. Equilíbrio químico e chuvas ácidas

1.2.2. Equilíbrio químico e produção de amoníaco

1.2.3. Visitas de estudo em escolas como pretexto de reais aprendizagens

1.3. Oxidação - Redução e corrosão de metais

1.3.1. Conceitos importantes em oxidação-redução

1.3.2. O “alumínio” que vemos …é óxido de alumínio...

1.3.3. Alguns erros comuns no entendimento do fenómeno da corrosão

Apoio digital / informação complementar:

1A - Labirinto dos compostos de carbono (jogo interactivo) net

1B - C₆₀ e novos materiais (texto) net

1C - Energia e reacções químicas (animação) net

1D - Equilíbrio dinâmico (animação) net

1E - Equilíbrio químico e produção industrial (simulação) ^net

1F - Metais e ligas metálicas (texto) net

2 Actividade Experimental e Ensino de Química

2.1 A experimentação na ciência química

2.1.1. Dos alquimistas aos primórdios da química

2.1.2. A química como ciência experimental

2.1.3. Nuances sobre componentes experimentais no ensino: trabalho experimental demonstrativo, indutor conceptual, refutador e investigativo

2.2. Segurança e generalidades no Laboratório de Química

2.2.1. A importância da segurança no laboratório de química

2.2.2. Estratégias educativas para robustecer a segurança no laboratório

2.2.3. Desenhos contemporâneos para o espaço laboratorial nas escolas básicas e secundárias

2.3. Protocolos experimentais: das “receitas” ao “projecto laboratorial”

2.3.1 Os recursos digitais não substituem a experiência!...

2.3.2. Complementos (digitais) pré e pós laboratoriais

2.3.3. A actividade laboratorial como projecto

Apoio digital / informação complementar:

2A - Aulas experimentais no ensino básico e secundário (texto) net

2B - Jogo da segurança (jogo) net

2C - Laboratório virtual de química (simulação) net

2D - Exemplos de questões pré e pós-laboratoriais (texto) net

2E - Algumas notas sobre Trabalho de projecto no ensino secundário (texto) net

2F - Algumas experiências “avulso” em vídeo digital (vídeo) net

3. Recursos digitais no ensino de Química

3.1 Simulações para o ensino de fenómenos químicos

3.1.1. Sobre o tempo e a extenção das reacções: o “conflito” cinético e termodinâmico nas transformações químicas

3.1.2. Segunda lei da termodinâmica

3.1.3. Radiação microondas e infravermelhos e movimentos microscópicos

3.2. Tabelas periódicas digitais

3.2.1. Propriedades dos átomos e propriedades de substâncias (não há ponto de ebulição de um átomo de alumínio!...)

3.2.2. Exemplos de Tabelas Periódicas digitais

3.2.3. Jogos lúdicos sobre a Tabela Periódica

3.3. Outros recursos multimédia de Química

3.3.1. Hipertextos, jogos e simulações sobre a diminuição da camada de ozono

3.3.2. Recursos digitais sobre algumas transformações nucleares

3.3.3. O problema da dispersão, certificação e partilha de recursos de química na Internet: organizadores de recursos educativos na web (JCE, Mocho, Casa das Ciências, etc.)

Apoio digital / informação complementar:

3A - O “demónio de maxwell” no computador (simulação) net

3B - Temperatura, microondas e infravermelho (simulação) net

3C - Tabela Periódica digital (dados e animação) net

3D - Jogos sobre a Tabela Periódica (jogos interactivos) net

3E - Camada de ozono (simulação) net

3F - Recursos digitais em astroquímica net

4. Alternativas metodológicas envolventes para a inovação do ensino de Química

4.1. Webquests

4.1.1. Generalidades sobre webquests e suas potencialidades

4.1.2. Etapas de uma webquest e estratégias de construção

4.1.3. Exemplos de webquests em química

4.2. Roteiros de exploração de software educativo

4.2.1. Os alunos que “engolem” software em vez de “mastigar”

4.2.2. Estratégias para a construção de roteiros de exploração

4.2.3. Exemplos de roteiros de exploração para software educativo de química

4.3. “Teachers involving Parents in Schoolwork” (TIPS)

4.3.1. Envolvimento parental e ensino da química

4.3.2. Estratégias para a construção de TIPS

4.3.3. Exemplos de TIPS para o ensino da química

Apoio digital / informação complementar:

4A - Generalidades sobre webquests - Dodge (site) net

4B - Exemplos de webquests em química (texto) net

4C - Roteiros de exploração (texto) net

4D - Exemplos de roteiros de exploração em química (texto) net

4E - Os pais, a escola e os trabalhos de casa de química (texto) net

4F - TIPS: alguns exemplos em química (texto) net

5. “Subtilezas” associadas a conceitos de Química

5.1. Nos bastidores do equilíbrio químico

5.1.1. O passo da programação e actualizações do quociente da reacção

5.1.2. Analogias e concepções alternativas em equilíbrio químico

5.1.3. Aproximações e correcção de “danos pedagógicos” em simulações computacionais de química

5.2. Solubilidade e segunda lei da termodinâmica

5.2.1. Porque se dissolve em água, espontaneamente e em condições normais, um sal de NaCl e tal não acontece com CaCO₃?

5.2.2. Solvatação e “desordem corposcular”

5.2.3. Os factores entálpico e entrópico em processos químicos

5.3. Átomos, moléculas e modelos

5.3.1. Modelos moleculares em imagem estática

5.3.2. Modelos moleculares dinâmicos (jmol, java e outros)

5.3.3. A importância da tridimensionalidade no ensino de modelos moleculares

Apoio digital / informação complementar:

5A - Algumas notas sobre backoffice de simulação em equilíbrio químico net

5B - “Le chat” – equilíbrio químico (simulações) net

5C - Analogias e concepções alternativas em equilíbrio químico (texto) net

5D - Solubilidade de sais e entropia (animação) net

5E - Modelos moleculares no computador (imagens) net

5F - Modelos moleculares e estereoscopia (hipertexto) net

6. Gestão de dicotomias educativas no ensino de Química

6.1. Memorização, criatividade e pressão dos gases

6.1.1. Compreender é melhor do que “saber de cor”: as equações dos gases perfeitos e percepções do ambiente microscópico de sistemas

6.1.2. Memorizar não é crime para a aprendizagem: jogo da roleta química e jogo dos pares

6.1.3. Quizzes digitais: da utilidade em casos especiais aos abusos de treino

6.2 Rigor, Transigência e representação molecular

6.2.1. Um modelo molecular não é uma molécula! A química como percurso de representação da realidade (implicações epistemológicas)

6.2.2. O “caso” das moléculas de água a preto e branco na mente dos alunos

6.2.3. Erros de cálculo e a excessiva permissividade do sistema na educação em ciências

6.3 Teoria, prática e mudanças de estado

6.3.1. Vídeos digitais e simulações computacionais interpretativas: uma ponte entre a realidade e a modelação

6.3.2. O caso da sublimação do iodo: a simulação como auxiliar da interpretação de uma experiência

6.3.3. Forças intermoleculares: “experiências” virtuais úteis educativamente que são difíceis de observar na realidade

Apoio digital / informação complementar:

6A - Pressão de gases (animação) net

6B - Roleta química (jogo) net

6C - Quizzes on line (quizzes) net

6D - Forças intemoleculares (simulação) net

6E - Equilíbrio sólido-vapor (simulação) net

6F - Mudanças de estado (simulação) net

7. Tópicos sobre o passado, presente e futuro da educação científica

7.1. Sociologia e filosofia da ciência aos olhos da educação científica no séc. XXI

7.1.1. Disciplinas de Senge e desafios para a sociedade do séc XXI. As escolas que aprendem.

7.1.2. Thomas Gordon e a eficácia na escola

7.1.3. Curricula em química: tendências, evolução e perspectivas

7.2. Conceitos de química vistos em espiral, do 7º ao 12º ano

7.2.1. Átomos e moléculas: do 7º ao 12º ano

7.2.1. Ligação química: do 7º ao 12º ano

7.2.1. Reacções químicas e outros assuntos: do 7º ao 12º ano

7.3. Inovação, criatividade … e “mangas arregaçadas” como contributos para a promoção da educação em Química

7.3.1. Saber ciência ou saber ensinar? De tudo se precisa...

7.3.2. Pessimismos bloqueantes e optimismos ingénuos: ser “optimizador” no ensino da química, um desafio.

7.3.3. O conceito de web 2.0 e a colaboratividade como ferramentas para a melhoria do ensino de química e da interdisciplinaridade

Apoio digital / informação complementar:

7A - Peter Senge e a quinta disciplina (texto) net

7B - Thomas Gorden e a eficácia educativa (texto) net

7C - Conceitos de química em espiral: do 7º ao 12º ano (texto) net

7D - Saber ciência ou saber ensinar (texto) net

7E - Pessimismo e optimismo na escola (texto) net

7F - Compartimentação e aptidões transferíveis (texto) net

7. CONTEÚDO e METODOLOGIA PROGRAMÁTICA DAS AULAS TEÓRICO-PRÁTICAS

Como foi atrás referido caracterizam as aulas teórico práticas de Didáctica da Química I cinco componentes fundamentais:

a) “prolongamento” das aulas por via da plataforma digital (b-learning);

b) complementaridade e convergência com a abordagem nas aulas teóricas;

c) pró-actividdae dos alunos e fomento de aptidões transferíveis;

d) flexibilidade para os alunos no que concerne a escolha de temas e respectivas abordagens;

e) fito no aprofundamento e síntese dos conhecimentos apreendidos no 1º ciclo, com vista ao ensino de Química nos ensinos básico e secundário.

Os trabalhos propostos para as várias aulas assumem estilos diversos e desenvolvem competências diferenciadas.

Em todos os casos há um enorme cuidado em balizar os outputs a apresentar com regras claras sobre o que é esperado pelos alunos. Este tipo de procedimento evita, em particular, mecânicos e estéreis trabalhos, muitas vezes extensos de mais, feitos a custa de “copy/past” não reflectido, não compreendido, não ético e não crítico. Veja-se, a título de exemplo, o que é proposto aos alunos para actividade de “Construção de uma webquest”, no âmbito de uma proposta teórica-prática:

· Cada aluno (ou grupo de dois alunos) terá de ter a partir da segunda sessão definido um tema para uma “webquest” para o ensino da Química (ver exemplos em http://www.jcpaiva.net/?d=rosto/utilidades/webquest)

· Os trabalhos serão apresentados na aula de dia xx. Cada aluno ou grupo de alunos apresentará uma síntese de não mais de 8 minutos aos colegas e ao professor das aulas práticas sobre a sua Webquest para o ensino da Química.

· Cada grupo de alunos entregará nessa altura uma apresentação do trabalho em papel A4 (1-4 páginas com margens de 2 cm, letra 11 e 1,5 espaços). Nestas páginas se incluirá:

o Enquadramento curricular do material desenvolvido.

o Descrição da webquest esboçada.

o Auto-crítica, perspectivas futuras e outras notas consideradas relevantes para a explicitação do trabalho.

· É obrigatório que os trabalhos sejam disponibilizados on line (não se aceitam suportes off line), em formato .doc ou pdf, na plataforma moodle da disciplina de Didáctica da Química I.

· Chama-se à atenção dos alunos que:

- É preciso compreender claramente o que está patente nos trabalhos (até porque se tem de apresentar oralmente e discutir). Atenção ao copy/past sem filtro...

- Há que citar devidamente as fontes (incluindo sites) usados, no cumprimento da mais elementar ética.

- Convém ter uma atitude crítica em relação ao material na Internet (nem tudo tem qualidade...).

De seguida apresentam-se as tarefas planeadas para as aulas teórico-práticas que, de per si, revelam as principais intencionalidades educativas.

1. Conceitos e contextos de Química (3 aulas)

Tarefa 1.1 (1aula)

Preparar uma visita de estudo a uma indústria química, previamente seleccionada pelo docente. Obter informação sobre essa indústria química e preparar um guião de visita de estudo, enquadrando-o para alunos dos ensinos básico e secundário. O roteiro é submetido por upload na página da disciplina.

Tarefa 1.2 (2 aulas)

Visita de estudo a Indústria Química.

2. Actividade Experimental e Ensino de Química (4 aulas)

Tarefa 2.1 – preparação (1 aula)

Os alunos são colocados em contacto na aula anterior com escola/professor cooperante, no sentido de planearem e executarem uma experiência de interesse para o ensino da química. O docente da disciplina tem a responsabilidade de angariar escolas/professores cooperantes disponíveis. Notar que, desta forma, os alunos tomam contacto com uma escola e um laboratório escolar, observando procedimentos, facilidades e constrangimentos.

Tarefa 2.2 – Aulas experimentais na escola (2 aulas)

Tarefa 2.3 (1 aula)

Apresentação e discussão dos resultados. Os alunos apresentam aos colegas a professores os resultados das tarefas 2.1 e 2.2, seguindo-se discussão e avaliação formativa.

3. Recursos digitais no ensino de Química (1 aula)

Tarefa 3.1 (TPC)

Procurar na Internet recursos digitais relacionados com temas úteis para o ensino de Química. Entrar nos sites, manipular a informação, avaliar e fazer pequeno comentário de, pelo menos, cinco sítios (trabalho individual).

Tarefa 3.2 (1 aula)

Apresentação e discussão dos resultados. Os alunos apresentam aos colegas a professores os resultados da tarefa 1, seguindo-se discussão e avaliação formativa.

Apoio: usar folha Excel previamente preparada para o registo de dados na avaliação de sites. Esta folha preenchida com os resultados do aluno é colocada por upload na página da disciplina.

4. Alternativas metodológicas envolventes para a inovação do ensino de Química (2 aulas)

Tarefa 4.1 (1 aula)

Os alunos preparam, em grupos de 2, 3 ou 4 alunos uma das seguintes “ferramentas” de interesse para o ensino da Química

a) Web quests; b) Roteiros de exploração de software educativo; c) TIPS

Fazer upload na página da disciplina.

Tarefa 4.2 (1 aula)

Apresentação e discussão dos resultados (aula 2). Os alunos apresentam aos colegas a professores os resultados da tarefa 1, seguindo-se discussão e avaliação formativa.

5. “Subtilezas” associadas a conceitos de Química (1 aula)

Tarefa 5.1 (TPC)

Pesquisar artigo interessante sobre “subtilezas” no ensino da química, no Journal of Chemical Education, de preferência, e propor a sua leitura por upload da referência no site da disciplina (em momento anterior, assíncrono à aula). Depois de “aprovada” a escolha pelo docente da disciplina, ler o artigo e fazer um resumo de cerca de 200 palavras (TPC).

Tarefa 5.2 (1 aula)

Apresentação e discussão dos resultados. Os alunos apresentam aos colegas e ao professor os resultados da tarefa 5.1, seguindo-se discussão e avaliação formativa.

6. Gestão de dicotomias educativas no ensino de Química (2 aulas)

Tarefa 6.1 (1 aula)

Grupos de trabalho de três ou mais alunos tomam para si uma dicotomia / tensão relevante no ensino da Química. Terão à disposição uma cartolina, tesoura, cola e inúmeras revistas de Química e não só.

Farão um exercício projectivo/criativo de síntese da dicotomia escolhida com recortes colados (nota: esta estratégia já foi testada em várias matérias e a vários níveis, com grande sucesso).

Tarefa 6.2 (1 aula)

Apresentação e discussão dos resultados (aula 2). Os alunos apresentam aos colegas a professores os resultados da tarefa 6.1, seguindo-se discussão e avaliação formativa.

7. Tópicos sobre o passado, presente e futuro da educação científica (aula 1)

Tarefa 7.1 (1 aula)

Conversa em mesa redonda sobre o tema 7.

Tarefa 7.2 (TPC)

Os alunos esboçam um texto de não mais de 2 páginas, mais pessoal do que académico, intitulado:

“Ser professor de Química, hoje: expectativas, constrangimentos, e encorajamentos”

Este documento é submetido por upload na página da disciplina.

8. MÉTODOS DE AVALIAÇÃO

A avaliação terá componentes formativas e contínuas, não se fazendo uma ruptura, contudo, com estratégias mais tradicionais.

Haverá momentos de auto e hetero-avaliação nas apresentações das aulas teórico – práticas. O docente da disciplina fará exercícios de arbitragem, moderação e garantia de bom senso e transparência. As notas dos trabalhos práticos dependem do trabalho em si e da apresentação. São tipicamente balizadas por quatro critérios:

a) rigor científico; b) criatividade/originalidade; c) clareza e d) empenho/apresentação. Haverá um exame teórico relativamente curto, com uma parte fechada e um grupo de questões abertas, que conta 30% para a nota final. Tomando as notas dos trabalhos e do exame numa escala de 0 a 20, a nota final terá o seguinte perfil:

01 X (Σ notas dos trabalhos práticos + 3 X nota teste)

9. BIBLIOGRAFIA

Além dos sítios de Internet indicados nas páginas anteriores constituem-se como amostra de referências adicionais os livros e artigos abaixo assinalados:

Burton, G. et al, Salters Advanced Chemistry – Activities and Assessment, Heinmann, York , 2000.

Burton, G. et al, Salters Advanced Chemistry – Chemical Ideas, Heinmann, York, 2000.

Burton, G. et al, Salters Advanced Chemistry – Chemical Storylines, Heinmann, York, 2000.

Carla Morais, J.C. Paiva, Simulação digital e actividades experimentais em Físico-Químicas. Estudo piloto sobre o impacto do recurso “Ponto de fusão e ponto de ebulição” no 7.º ano de escolaridade. Sísifo. Revista de Ciências da Educação, 3, 101-111, 2007.

Elliott, M. J.; Stewart, K. K.; Lagowski, J. J. The Role of the Laboratory in Chemistry Instruction, J. Chem. Educ. 85, 145, 2008.

F. B. Ferreira, J.C. Paiva, Roteiros de Exploração com Tabelas Periódicas Digitais. Boletim da Sociedade Portuguesa de Química. 96, 2005.

Gil, V. M. S., J.C. Paiva, Chemical Equilibrium revisited. The Chemical Educator. 4, 128-130, 1999.

Gil, V. M. S., J.C. Paiva, Using Computer Simulations To Teach Salt Solubility. The Role of Entropy in Solubility Equilibrium. J. Chem. Educ. 83, 170-172, 2006.

Herrinton, Thomas R., Exception to the Le Châtelier Principle, J. Chem. Educ. 84, 1427, 2007.

J.C. Paiva, Gil, V. M. S. and Correia, A. F. Le Chat: simulation in Chemical Equilibrium. Journal of Chemical Education. 79, 640, 2002.

J.C. Paiva, Gil, V. M. S. Computer Simulations of Salt Solubility. J. Chem. Educ. 83, 173-174, 2006.

J.C. Paiva, L. A. Costa, Roteiros de Exploração - valorização pedagógica de software educativo de Química. Boletim da Sociedade Portuguesa de Química, 96, 2005.

J.C. Paiva, M. F. Gaspar, Actividades participadas pelos pais na aprendizagem da Química (PAQ). Boletim da Sociedade Portuguesa de Química. 97, 73-79, 2005.

J.C. Paiva, Trindade, J., Gil, V. M. S. Estereoscopia no Ensino da Física e da Química. Boletim da Sociedade Portuguesa de Química. 86, 63-39, 2002.

M. Meireles, J.C. Paiva, Redox em casa. Boletim da Sociedade Portuguesa de Química. 97, 83-84, 2005.

Nentwig, Peter M.; Demuth, Reinhard; Parchmann, Ilka; Gräsel, Cornelia; Ralle, Bernd. Chemie im Kontext: Situating Learning in Relevant Contexts while Systematically Developing Basic Chemical Concepts, J. Chem. Educ. 84, 1439, 2007.

Sutheimer, Susan. Strategies To Simplify Service-Learning Efforts in Chemistry, J. Chem. Educ. 85, 231, 2008.

Trindade, J, J.C. Paiva, Fiolhais, C. Visualizing molecules: on-line simulations and virtual reality. Europhysics News. 32, 14-15, 2001.