MAPAS CONCEITUAIS COMO INSTRUMENTO DE ENSINO E APRENDIZAGEM DE HIDROFOBICIDADE COM VIÉS DE NANOCIÊNCIA

## MAPAS CONCEITUAIS COMO INSTRUMENTO DE ENSINO E APRENDIZAGEM DE HIDROFOBICIDADE COM VIÉS DE NANOCIÊNCIA

## Rafael Piovesan Pistoia , Anderson Luiz Ellwanger , Solange Binotto Fagan 1 2 3

1 Escola Mãe de Deus, rafhapi@gmail.com

## Resumo

Neste artigo são apresentados os resultados de uma implementação de tópicos de Nanociência e Nanotecnologia em nível de educação básica, direcionado em Física Moderna e Contemporânea, com foco em hidrofobicidade na perspectiva das Nanociências. As etapas da pesquisa constituíram-se pelo desenvolvimento de um módulo didático, com questionários prévios, aulas expositivas e dialogadas, textos de divulgação científica e atividades experimentais. A organização dos materiais considerou as sugestões da transposição didática, dos três momentos pedagógicos e também as orientações da Aprendizagem Significativa. A verificação dos novos saberes ocorreu por meio da produção e comparação de mapas conceituais. O lócus da pesquisa foram duas turmas de segundo ano do Ensino Médio, do Instituto Estadual de Educação Mãe de Deus, da cidade de Tupanciretã, RS. Os resultados indicam que houve internalização dos novos conhecimentos frente ao tema, segundo as acepções da Aprendizagem Significativa. Além disso, a intervenção didática promoveu um maior interesse pela disciplina de Física.

Palavras-chave : Ensino de Nanociências; Mapa conceitual; Hidrofobicidade, Aprendizagem Significativa.

## Introdução

A inserção de novos temas nas rotinas escolares é iminente e necessária, atenuando o descompasso entre o cotidiano e os conteúdos curriculares e um destes temas atuais é a Nanociência. A ciência do 'nano' apoia-se nos conhecimentos da Física Quântica, isto é, trata-se do comportamento físico nessa escala, que altera as propriedades de maneira expressiva se comparada à escala macroscópica.

Nanociência é o estudo de fenômenos e manipulação de materiais em escalas atômica, molecular e macromoleculares, onde as propriedades diferem significativamente daqueles em maior escala (FILLIPPONI et al ., 2013). Manipular átomos tornou-se essencial para o processo da evolução científica e tecnológica mundial, uma vez que este campo é promissor graças às modificações de propriedades e às consequentes potencialidades que os materiais apresentam na escala nanométrica.

A Nanotecnologia é a aplicação, usável e funcional, da Nanociência e, aos poucos, já tem chegado a nossos lares. Considerada a tecnologia do século XXI, a Nanotecnologia tem grande potencial por possibilitar a criação de novos materiais (INCT, 2010); as suas aplicações resultam em melhoramentos e economia de custos para sociedade, saúde, tecnologias além de benefícios socioambientais.

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As propriedades e o uso que se faz dos produtos da Nanociência e Nanotecnologia (N&N) a torna uma área interdisciplinar, vinculando Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente (CTSA). Essa constatação foi feita por Ellwanger, Fagan e Mota (2009) 'Nanociência estuda o comportamento da matéria na escala nano onde a Física, Química e Biologia convergem para uma mesma ciência, que a partir deste momento se autodenomina interdisciplinar'. Deste modo, o estudo dessas novas propriedades, usáveis e funcionais para todas as áreas científicas e tecnológicas, que incluem o cotidiano, pode ser articulado por meio da relação de conceitos clássicos e contemporâneos.

Nesta perspectiva, o Módulo Didático (MD) buscou estabelecer relações entre a Física Clássica, na perspectiva dos fluídos, e a Nanociência pelo viés da Hidrofobicidade -este MD foi organizado seguindo as sugestões dos Três Momentos Pedagógicos (DELIZOICOV e ANGOTTI,1994). Já a adequação do conhecimento científico, para o nível de ensino contemplado na implementação, considerou as orientações da Transposição Didática (CHEVALLARD, 1991); no crescimento cognitivo do educando, visou a aprendizagem significativa (MOREIRA, 2006) avaliado por meio de mapas conceituais. Todos esses viabilizaram o desenvolvimento, aplicação e avaliação do processo de ensino/aprendizagem.

Pesquisas recentes (ELLWANGER, 2010; GRANADA, 2012; SILVA, 2012 e PISTOIA, 2016) sinalizaram a viabilidade da abordagem de Nanociências no Ensino Médio. O ensino de Nanociências e Nanotecnologia (N&N) tem-se mostrado eficiente e, de acordo com estes autores, indicam a possibilidade de estabelecer conexões entre o clássico e o contemporâneo e, na prática, o uso de materiais diversificados possibilitou aos estudantes desenvolverem uma melhoria na sua formação, pois a utilização de materiais diversificados e cuidadosamente selecionados, ao invés da 'centralização' em livros de texto, é também um princípio facilitador para a aprendizagem significativa crítica (MOREIRA, 2014).

Na mesma linha, as Diretrizes Curriculares para o Ensino Médio (BRASIL, 2012), complementam a ideia de explorar conteúdos atraentes através da pesquisa, formando razões significativas no ensino de física, que é parte integrante da cultura científica tecnológica e fenômenos da vida cotidiana.

Neste sentido, a abordagem diferenciada sobre Nanociência via Hidrofobicidade possibilitou uma nova perspectiva interdisciplinar, de fácil compreensão, agregando-se aos demais conhecimentos desenvolvidos até então, inovando no que diz respeito ao ensino de Nanociência para o Ensino Médio.

Então, o foco deste artigo é a descrição dos conceitos/percepções alcançadas pelos estudantes contemplados na pesquisa; estes foram diagnosticados por meio da produção e comparação de mapas conceituais.

## Desenvolvimento da pesquisa

A pesquisa foi realizada na cidade de Tupanciretã/RS, em uma escola da Rede Estadual de Ensino Médio, no Instituto de Educação Mãe de Deus, contando com 49 alunos de duas turmas do 2º ano do Ensino Politécnico. A sequência didática seguiu as etapas descritas no quadro 01 baseadas nos Três Momentos Pedagógicos (DELIZOICOV e ANGOTTI 1994, p.18) e adaptados para este estudo.

## Análise da construção dos mapas conceituais

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Para verificação da efetividade da aprendizagem ao final do desenvolvimento do MD, foram construídos mapas conceituais (MC) pelos alunos, e, por seguinte, avaliados. Nesses mapas, os estudantes mostraram as conexões e a essência dos tópicos desenvolvidos.

Quadro 01 - Metodologia, segundo os Três Momentos Pedagógicos

FONTE: Pist-ia (2016).

Os alunos fizeram os mapas em papel e entregaram ao professor. Após isso, foram feitas as transcrições dos MC dos alunos por um software livre educacional Cmap Tools e a categorização de conceitos mais relevantes que possibilitaram a compreensão da organização conceitual atingida.

A identificação de indícios de Aprendizagem Significativa foi feita por meio dos seguintes critérios: número de conceitos citados, relações conceituais e aplicações. Foram realizadas algumas considerações relativas aos MC construídos após a aplicação do MD onde, dos 49 alunos, destacaram-se oito (08), considerando-se materiais completos, medianos e incompletos.

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Nos Quadros 02 e 03 estão categorizados os conceitos e propriedades referenciados nos MC construídos pelos 49 alunos investigados, assim como as aplicações.

Quadro 02 - Conceitos mais citados pelos alunos nos MC

FONTE: Pistoia (2016).

Quadro 03 - Aplicações Naturais e Artificiais entendidas pelos alunos participantes

APLICAÇÕES

FONTE: Pistoia (2016).

No Quadro 04 estão registrados os objetivos sobre a tarefa, cujas avaliações foram realizadas a partir da análise dos MC construídos pelo total de 49 dos participantes.

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Até então, de acordo com os índices que os Quadros 02, 03 e 04 pontuam, pode-se afirmar que os alunos conseguiram compreender satisfatoriamente os principais conceitos sobre Hidrofobicidade e propriedades básicas para sua ocorrência, desenvolvidas no MD. Adicionalmente, no Quadro 3, os alunos fizeram comparações em aplicações artificiais e naturais da ocorrência sobre a Hidrofobicidade em distintas superfícies, além do discernimento de suas aplicações cotidianas e tecnológicas em que está inserida a N&N.

Quadro 04 - Compreensão dos conceitos e propriedades pelos mapas conceituais construídos pelos alunos participantes

## Conceitos e propriedades do mapa conceitual dos alunos

FONTE: Pist-ia (2016).

A produção dos MC pelos alunos possibilitou também analisar que 37% atingiram o objetivo de aprender os conceitos da temática e que Hidrofobicidade está relacionada fortemente com a N&N, mostrando que a transposição didática deste tópico foi feita de forma eficaz. Alguns estudantes conseguiram alcançar parcialmente o objetivo dos MC, (32%); estes omitiram conceitos importantes, talvez por falta de aprofundamento ou até mesmo desatenção durante a aula. Uma pequena parte (10%) construiu os MC com uma incompletude total, por estarem desatentos/ausentes em algumas aulas, mesmo sendo retomados alguns tópicos das aulas anteriores para os alunos quando se iniciava a nova aula do MD.

Por fim, os MC possibilitaram avaliar e reconhecer os conhecimentos alcançados por cada aluno e no grande grupo. Permitiu também verificar a validade do MD e indicar ajustes para futuras implementações.

## Discussão dos Resultados

- O desenvolvimento dos estudos com os MC, utilizado como meio de avaliação, indicou o crescimento cognitivo dos estudantes ao longo do MD. Isso possibilitou-lhes a organização do seu conhecimento, transcrito por meio de palavras-chave e sistematização de conceitos e propriedades; de uma maneira geral, estas relações evidenciaram a Aprendizagem Significativa do estudante.
- As maiores dificuldades observadas na realização dos MC foram a despadronização e a falta de conexões. Passamos, pois, a analisar dois desses MC, dos alunos Alfa e Gama.
- O aluno Alfa conseguiu perceber a organização e o entendimento dos pontos principais tratados: colocou em ordem de importância: nanotecnologia, superfícies (hidrofóbica e hidrofílica), conseguindo desenvolver comparativos diferenciais e, assim, caracterizando os elementos e conseguindo expressar seu conhecimento de forma articulada (Figura 01). O fato de o estudante ter iniciado o seu MC com uma aplicação da N&N, indica a relevância nas conclusões da relação entre N&N no cotidiano.

No caso do aluno Gama, que destacou como eixo referencial o elemento água e hidrofobicidade, este conseguiu organizar algumas relações conceituais,

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tratando dos nanocristais, em que ele potencializa a Hidrofobicidade. Contudo, mostrou-se incompleta indicando necessidade de melhorias: suas relações e correlações foram muito resumidas.

Figura 01 - Mapa conceitual construído pelo Aluno 1 (Alfa), conseguindo transpor seu conhecimento a respeito do tema N&N.FONTE: Pistoia (2016).

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Figura 02 - Exemplo de construção errada e sem significado do MC construída pelo Aluno 02 (Gama)

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Neste caso, identificamos o aluno Gama como um dos casos que está no quadro 04, e representa os 11% da amostra, que não atingiu os objetivos propostos.

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Este mapa foi ajustado pelos estudantes, e nessa nova investida, as conexões e ligações foram mais eficientes. Isso foi possível porque o estudante revisitou o MD novamente e aprofundou seu conhecimento no assunto.

## CONCLUSÃO

O ensino de tópicos atuais, em especial N&amp;N, é possível. Isso foi comprovado por meio da organização de um MD específico para o estudo da hidrofobicidade, com o viés da escala nano. Considerar o que o estudante já sabe e permitir que ele possa apresentar suas conclusões e, se necessário, refazer as atividades mostrou-se de grande valia no processo de ensino e aprendizagem.

Em uma grande parte dos casos, os estudantes alcançaram um desenvolvimento cognitivo crescente no que se refere aos conceitos conhecidos e concatenados de N&amp;N via Hidrofobicidade. A maioria dos MC atingiram o objetivo de ensino e a verificação dos novos saberes, visto que o mapa elaborado pelo aluno (Alfa) evidenciou muito bem o seu conhecimento a respeito, com organização de conceitos bem elaborados e palavras chaves.

Outro fator que devemos salientar é que os MC nortearam um meio de avaliação do processo ensino aprendizagem do MD desenvolvido, para uma avaliação do 'antes'- aqueles conceitos que os estudantes traziam em sua bagagem cognitiva - e do 'depois', que foi sistematizado, com vistas à Aprendizagem Significativa.

Além disso, a intervenção didática promoveu um maior interesse pela disciplina de Física, em especial nos tópicos atuais.

Acreditamos que o ensino de N&amp;N deva ser evidenciado cada vez mais em sala de aula, para o favorecimento ao desenvolvimento/pensamento científico do aluno e, consequentemente formação de cidadãos mais preparados para a vida contemporânea.

## REFERæNCIAS

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