5 – recursos digitais elaborados: hipertexto/ vídeo da actividade
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Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
55 –– RReeccuurrssooss ddiiggiittaaiiss eellaabboorraaddooss:: HHiippeerrtteexxttoo//
VVííddeeoo ddaa aaccttiivviiddaaddee llaabboorraattoorriiaall
78
Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
55..11 –– DDeessccrriiççããoo ddoo pprroottóóttiippoo ddeesseennvvoollvviiddoo ppaarraa aapplliiccaaççããoo ppeeddaaggóóggiiccaa--
HHiippeerrtteexxttoo
Um dos objectivos deste trabalho consistiu em produzir e implementar
recursos digitais acerca dos sub-temas “Espectros, radiações e energia” e “Átomo de
hidrogénio e estrutura atómica”. Com estes pretende-se proporcionar aos alunos e
professores um processo ensino-aprendizagem atraente e colmatar algumas
dificuldades dos alunos.
Um dos recursos digitais desenvolvidos foi o hipertexto acerca dos sub-temas
referidos no parágrafo anterior disponível no site http://nautilus.fis.uc.pt/cec/teses/lilia e
ainda no CD-ROM que se encontra em anexo a este trabalho. A elaboração de um
recurso digital para disponibilizar on-line e motivar os alunos requer um cuidado
especial no seu aspecto visual, pois este tem um grande impacto na motivação do
utilizador para a sua exploração. Assim, desenvolveu-se o hipertexto tendo sempre em
conta o seu aspecto visual.
Os conteúdos referidos no hipertexto são sempre apresentados através de tiras
de banda desenhada, nas quais aparecem os conceitos inerentes aos sub-temas
abordados. Clicando nos conceitos chegar-se-á à sua descrição e desenvolvimento. A
partir da banda desenhada é possível motivar os alunos para a aprendizagem de
conteúdos. Por esse motivo, desde cedo, a banda desenhada começou a ser utilizada
em alguns manuais escolares. Foi na década de 70 que surgiram as primeiras bandas
desenhadas em livros de Português de 5º e 7º anos. Actualmente, essa forma de
escrita expande-se em todas as áreas do saber.
Em livros de ciência, e outros, é muito comum o aparecimento do esquemático
e caricatural cientista na banda desenhada. A generalidade desses personagens têm o
papel de “meros aprendizes de feiticeiros, seja candidatos a senhores do mundo, seja
com a ambição de o recriar, e ao homem, de acordo com a sua imagem pessoal
idealizada.” (PESSOA, 1999). O personagem principal da banda desenhada existente
no hipertexto desenvolvido é o Calvin, criado pelo norte-americano Bill Watterson. O
Calvin tem palmo e meio de altura e de idade, não é cientista, mas faz reflexões e
observações pertinentes geradas pela experiência pessoal. É uma permanente fonte
de surpresa, perplexidade, curiosidade e humor (PESSOA, 1999). Por este motivo se
decidiu utilizar a banda desenhada do Calvin & Hobbes como contexto do hipertexto.
As conversas do Calvin e do seu fiel amigo Hobbes, foram sempre recriadas e
adaptadas.
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A figura seguinte corresponde à primeira página do hipertexto desenvolvido
com o menu do lado esquerdo.
Fig.31 Imagem da página inicial do hipertexto
No esquema seguinte descreve-se a estrutura e a forma como está
desenvolvido o hipertexto.
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Página inicial Das estrelas ao átomo
Referência dos livros de banda desenhada utilizados
Banda desenhada
Espectros, radiações eenergia
Kit de arco-íris 1ªbanda desenhada
2ªbanda desenhada
Espectro
Efeito fotoeléctrico
Objectivos correspondentes ao programa
Actividade experimental (Teste de chama)
Objectivos correspondentes ao programa
A Aurora boreal 3ªbanda desenhada Teste de chama
Átomo de hidrogénio e estrutura atómica
O electrão esquivo
4ªbanda desenhada
5ªbanda desenhada
6ªbanda desenhada
7ªbanda desenhada
Espectro de emissão do átomo de H
Quantizada
Orbital
Configuração electrónica
Apresenta-se a seguir Mapa de conceitos
Objectivos correspondentes ao programa
Última página Bibliografia/Créditos
Fig.32 Representação esquemática do hipertexto
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Legenda:
Conceitos utilizados na banda desenhada. Na figura seguinte mostra-se como cada conceito é desenvolvido. Para cada
um dos conceitos referidos é apresentada a sua definição em conceito. As
informações disponíveis neste item foram adaptadas a partir dos resumos existentes
no CD multimédia “Testes e exercícios – Química 10ºano”, 2005, da Porto Editora em
cujo desenvolvimento a autora participou.
São ainda apresentadas imagens, vídeos, animações e sugestões de links
relativos ao conceito em estudo.
Fig.33 Imagem da página correspondente ao conceito espectro
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Mapa de conceitos:
nlml ms
• Princípio da energia mínima • Princípio de exclusão de Pauli • Regra de Hund
Efeito fotoeléctrico
Energia
Radiação
Espectro de absorção de riscas
Espectro electromagnético
Espectro de emissão do átomo de hidrogénio
Modelo quântico do átomo
N.osquânticos Orbitais
Quanta de energia
Configurações electrónicas
Fig.34 Mapa de conceitos existente no hipertexto
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55..22 –– PPrrooppoossttaa ddee mmeettooddoollooggiiaa ddaa uuttiilliizzaaççããoo ddoo hhiippeerrtteexxttoo eellaabboorraaddoo
Para além da produção do hipertexto, propõe-se uma metodologia de utilização
do mesmo em sala de aula. Para leccionar os sub-temas abordados nesta tese estão
previstas, no programa de Física e Química A elaborado pelo Ministério da Educação,
seis aulas (blocos de 90 minutos), duas aulas teóricas e uma aula laboratorial para o
sub-tema “Espectros, radiações e energia” e três aulas teóricas para o sub-tema
“Átomo de hidrogénio e estrutura atómica”. Tendo em conta as seis aulas previstas,
apresenta-se de seguida a seguinte metodologia:
1ª aula
Objectivos de aprendizagem
• Caracterizar tipos de espectros (de riscas/descontínuos e contínuos, de
absorção e de emissão)
• Interpretar o espectro de um elemento como a sua “impressão digital”
• Interpretar o espectro electromagnético de radiações associando cada radiação
a um determinado valor de energia
• Comparar radiações (UV, VIS e IV) quanto à sua energia
• Situar a zona visível do espectro no espectro electromagnético
• Identificar equipamentos diversos que utilizam diferentes radiações (por
exemplo, instrumentos LASER, fornos microondas, fornos tradicionais,
aparelhos de radar e aparelhos de raios X)
• Interpretar espectros atómicos simples
Recursos didácticos
• Computador
• Projector multimédia
• Hipertexto
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Orientações metodológicas
• De modo a criar um elo de ligação entre os conhecimentos dos alunos
adquiridos em aulas anteriores e os conhecimentos ainda não adquiridos,
poder-se-á iniciar a aula com a leitura da página inicial do hipertexto.
• O professor poderá iniciar o estudo do sub-tema “Espectros, radiações e
energia” motivando os alunos a partir da leitura da primeira banda desenhada,
“Kit de arco-íris”, do hipertexto.
Fig.35 Imagem da página com a banda desenhada “Kit de arco-íris”
• De seguida, sugere-se que o professor clique na palavra seleccionada
“Espectro” de modo a passar para a página que permite o acesso ao
desenvolvimento do conceito.
• Com o apoio das imagens presentes no hipertexto o professor poderá
desenvolver os conteúdos inerentes à aula.
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Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
Fig.36 Imagem da página com as imagens referentes ao conceito espectro
• Para consolidar os novos conhecimentos adquiridos pelos alunos, o professor
poderá ainda mostrar o vídeo e animações relativas ao conceito em estudo.
• No final da aula poder-se-á sistematizar o que foi leccionado através da leitura
do item “conceito”.
• Como trabalho de casa, os alunos poderão explorar os links sugeridos na
página referente ao conceito espectro.
2ª aula
Objectivos de aprendizagem
• Estabelecer a relação entre a energia de radiação incidente, a energia mínima
de remoção de um electrão e a energia cinética do electrão emitido quando há
interacção entre a radiação e um metal
• Identificar algumas aplicações tecnológicas da interacção radiação-matéria,
nomeadamente o efeito fotoeléctrico
• Identificar algumas aplicações tecnológicas do efeito fotoeléctrico
Recursos didácticos
• Computador/ Projector multimédia
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Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
• Hipertexto
Orientações metodológicas
• O professor poderá iniciar a aula motivando os alunos a partir da leitura da
primeira banda desenhada “Kit de arco-íris”, apresentada na parte 2, do
hipertexto.
Fig.37 Imagem da página com a banda desenhada “Kit de arco-íris”, parte 2
• O professor poderá clicar na palavra seleccionada “Efeito fotoeléctrico” e
• s
ª aula
aceder para a página que permite o acesso ao desenvolvimento do conceito.
Propõe-se que a continuação do desenvolvimento da 2ª aula decorra no
mesmos moldes da aula anterior.
3
bjectivos de aprendizagem
O
• Interpretar a análise química qualitativa como um meio de reconhecimento da
• o método de análise espectral com a composição química
qualitativa de uma dada substância, em particular:
presença, ou não, de um ou mais elementos químicos na amostra em
apreciação
Relacionar
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Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
• Identificar a presença de um dado elemento numa amostra, através da
coloração exibida por uma chama quando nela se coloca essa amostra
tura da
•
fogo de artifício
ar com partículas electricamente carregadas emitidas
Recurs
• Explicitar as limitações do uso do teste de chama na análise elementar em
termos da natureza dos elementos presentes na amostra e da tempera
chama
Relacionar os resultados do teste de chama com os efeitos obtidos quando se
queima
• Relacionar o fenómeno das auroras boreais com a possível colisão de
moléculas existentes no
pelo Sol e que se deslocam com velocidade elevada
os didácticos
• Computador
• Projector multimédia
Orie a
• Hipertexto
• Material de laboratório
nt ções metodológicas
• Antes da realização da actividade laboratorial, sugere-se que se apresente a
segunda banda desenhada, “A aurora boreal”, do hipertexto.
Fig.38 Imagem da página com a banda desenhada “A aurora boreal”
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• Para discutir com os alunos a importância que o teste de chama tem na
identifi acioná-la
•
dos dois procedimentos experimentais descritos no hipertexto.
nível
cação dos elementos químicos presentes numa amostra e rel
com os conceitos já abordados, sugere-se que o professor clique numa das
palavras seleccionadas na banda desenhada. Qualquer uma delas permite a
passagem para a página com o desenvolvimento teórico da actividade
laboratorial, bem como a explicação dos fenómenos aurora boreal e fogo de
artifício.
Propõe-se então, a realização da actividade laboratorial, podendo os alunos
seguir um
• No caso da ausência do material de laboratório necessário para a realização
da actividade laboratorial, poder-se-á visualizar o vídeo (ver 5.3.3), dispo
no site www.mocho.pt ou aceder ao mesmo através do hipertexto.
Fig.39 Imagem da página com o vídeo da actividade laboratorial “Teste de chama”
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Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
4ª e 5ª aulas
bjectivos de aprendizagem
O
• Descrever o espectro do átomo de hidrogénio
série espectral a transições
•
números quânticos (n, l,
• tistas e das suas propostas de modelo
ecursos didácticos
• Associar, no átomo de hidrogénio, cada
electrónicas e respectivas radiações ultravioleta, visível e infravermelho
Explicar a existência de níveis de energia quantizados
• Descrever o modelo quântico do átomo em termos de
ml e ms), orbitais e níveis de energia
Referir os contributos de vários cien
atómico, para a formalização do modelo atómico actual
R
• Computadores
ia
rientações metodológicas
• Projector multiméd
• Hipertexto
O
• O professor deverá sensibilizar os alunos para o facto do modelo actual para o
• m trabalhos de investigação,
• e um guião
átomo resultar do contributo de vários cientistas.
Sugere-se que nas 4ª e 5ª aulas, os alunos faça
utilizando o hipertexto, sobre a participação dos diversos cientistas para o
conhecimento da estrutura atómica e que os apresentem na aula.
O trabalho de investigação dos alunos pode ser orientado através d
elaborado pelo professor. Apresenta-se em anexo (ver Anexo I) a proposta de
um guião para a utilização do hipertexto.
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Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
6ªaula
bjectivos de aprendizagem
O
• Estabelecer as configurações electrónicas dos átomos dos elementos ( Z ≤ 23)
• r o efeito fotoeléctrico em termos de energia de radiação incidente,
ecursos didácticos
atendendo aos princípios da energia mínima e da exclusão de Pauli, e à regra
de Hund
Interpreta
energia mínima de remoção de um electrão e energia cinética do electrão
emitido
R
• Computadores
ia
rientações metodológicas
• Projector multiméd
• Hipertexto
O
• O professor poderá iniciar a aula motivando os alunos a partir da leitura da
Fig.40 Imagem da página com uma parte da banda desenhada “O electrão esquivo”, parte 1
terceira banda desenhada “O electrão esquivo”, parte 3, do hipertexto.
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Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
• O professor poderá clicar na palavra seleccionada “Configurações do electrão”
•
• sentando a
Fig.41 Imagem da página com uma parte da banda desenhada “O electrão esquivo”, parte 4
De notar, que o hipertexto estando on-line, poderá também ser usado
comple
Em termos gerais, o recurso digital criado no âmbito desta teste permite ao
profess
oferecidos.
e passa para a página que permite o acesso ao desenvolvimento do conceito.
Propõe-se que a continuação do desenvolvimento da aula decorra nos
mesmos moldes das duas primeiras aulas descritas anteriormente.
No final, o professor poderá ainda tentar motivar os alunos apre
parte 4 da banda desenhada “O electrão esquivo”. Dessa forma poder-se-ão
consolidar os conhecimentos adquiridos durante a aula.
mentarmente pelos alunos fora da sala de aula.
or motivar os alunos, na medida em que aliado às tecnologias de informação e
comunicação se encontra a banda desenhada. O recurso permite ainda que os alunos
avancem atendendo ao seu próprio ritmo e proporciona a visualização e a interacção
destes com os conceitos, o que a nosso ver é eficaz em termos de aprendizagem,
proporcionando-lhes, de certo modo, a preparação para a tão desejada autonomia no
processo de aquisição de conhecimentos. No entanto, como foi dito, não pretendemos
de modo algum que o computador substitua o professor. Este apenas redefine o seu
papel, nomeadamente como elemento organizador das actividades fornecendo aos
alunos as orientações e informações para que possam potenciar os recursos digitais
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Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
55..33 –– AAccttiivviiddaaddeess llaabboorraattoorriiaaiiss nnoo eennssiinnoo ddee QQuuíímmiiccaa
Uma actividade laboratorial consiste num trabalho prático, realizado no
boratório, individualmente ou em grupo. Apesar de alguma controvérsia existente em
torno d
em experimental, porque a organização desse conhecimento ocorre
prefere
isciplina e ocupando lugar de primazia no
seu en
dade;
• edições e reflectir sobre as mesmas;
ejam alcançados é
ecessário que os alunos saibam o que nela procuram, o que prever em termos de
resulta
la
as actividades laboratoriais no ensino, estas continuam a ser uma componente
importante e fundamental no domínio das Ciências, nomeadamente da Química e da
Física.
A elaboração do conhecimento científico apresenta-se dependente de uma
abordag
ncialmente durante a investigação. Formulado um problema, o cientista dedica-
se a efectuar a investigação experimental que o leva, através de um conjunto de
observações cuidadosas a recolher, registar e interpretar dados e por fim divulgá-los
entre os membros da comunidade científica, numa tentativa explicar o fenómeno
subjacente ao problema (GIORDAN, 1999).
O trabalho laboratorial tem-se afirmado nos currículos das ciências,
apresentando-se como parte integrante da d
sino. Destacam-se alguns argumentos a favor da componente laboratorial no
ensino das ciências, entre os quais (MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO, 2001):
• Através da articulação entre a teoria e os resultados obtidos na experiência
é possível encontrar a resposta ao problema inicial;
• Permite ao aluno confrontar as suas próprias representações com a
realidade;
• Permite ao aluno aprender a observar e, simultaneamente, desenvolver a
sua curiosi
• Permite desenvolver a autonomia, mobilização e o sentido crítico do aluno;
Permite realizar m
• Permite ao aluno compreender leis, teorias e técnicas
Para que os objectivos da actividade laboratorial s
n
dos, como executar e como estabelecer conclusões. Antes de se iniciar
qualquer actividade laboratorial é fundamental verificar se os alunos compreenderam
adequadamente o contexto do problema a resolver. Assim, torna-se necessário que
tomem consciência que o trabalho laboratorial tem início antes de entrar no laboratório.
O professor deverá assegurar, antes de iniciar a actividade, que os alunos
compreenderam o objectivo fundamental da sua realização. Para isso deve, com eles,
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Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
clarificar o problema, discutir as ideias prévias sobre o assunto, pesquisar informação
e planear a experiência (materiais, reagentes, equipamento, grandezas a medir, etc.).
Vídeos em formato digital, usados entes e/ou depois das actividades
laboratoriais, podem ser de facto uma mais valia.
.3.1 – nquadramento do ensino da actividade laboratorial “Teste de chama”
A actividade laboratorial “Teste de chama” encontra-se inserida no sub-tema
spectros, radiações e energia”, da unidade 1 “Das estrelas ao átomo” do programa
de Físi
objectivos de aprendizagem da actividade laboratorial “Teste de chama”,
ão os seguintes (MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO, 2001):
•
químicos na amostra em
•
uma dada substância, em particular:
oloca essa amostra
sentes na amostra e da temperatura da
•
fogo de artifício
no ar, com partículas electricamente carregadas,
5 E
“E
ca e Química A, 10º ano, componente de Química, agrupamento 1, Científico e
Natural.
Os
s
Interpretar a análise química qualitativa como um meio de reconhecimento da
presença, ou não, de um ou mais elementos
apreciação
Relacionar o método de análise espectral com a composição química
qualitativa de
• Identificar a presença de um dado elemento numa amostra, através da
coloração exibida por uma chama quando nela se c
• Interpretar espectros atómicos simples recorrendo a fundamentos do modelo
da distribuição electrónica dos átomos
• Explicitar as limitações do uso do teste de chama na análise elementar em
termos da natureza dos elementos pre
chama
Relacionar os resultados do teste de chama com os efeitos obtidos quando se
queima
• Relacionar o fenómeno das auroras boreais com a possível colisão de
moléculas, existentes
emitidas pelo Sol e que se deslocam com velocidade elevada
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Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
As actuais perspectivas da Didáctica das Ciências defendem aprendizagens
que se
..33..22 –– AA aaccttiivviiddaaddee llaabboorraattoorriiaall ““TTeessttee ddee cchhaammaa””
actividade laboratorial “Teste de chama” pode ser introduzida na aula,
através
s testes de chama têm por base, o aquecimento de uma amostra sólida. Esta
técnica
os podem ser excitados,
ocorren
go de artifício é devida à presença de diferentes elementos sujeitos
a eleva
ões de partículas
electric
tornem úteis, com vista à formação de cidadãos cientificamente mais cultos e
participativos. Assim, para se desenvolverem os conteúdos procuram-se situações do
dia a dia e problemáticas da sociedade, fazendo-se uma ligação entre os conceitos e o
problema em estudo.
55
A
da leitura e análise de um pequeno texto sobre o tema, tal como o que se
apresenta de seguida:
O
é muito utilizada para identificar o ião positivo existente num sal puro. Os iões
negativos presentes, em geral, não interferem nesta análise.
Quando os sais são aquecidos, os electrões dos átom
do então uma absorção de energia. Os electrões regressam depois ao estado
fundamental com a consequente libertação dessa energia sob a forma de uma chama
colorida. Alguns elementos emitem radiação na região visível sendo possível, em
alguns casos, identificar a presença desses elementos através da coloração que
conferem à chama. Este processo de emissão de radiações por elementos, explica
fenómenos conhecidos, como as diferentes colorações das auroras boreais ou dos
fogos de artifício.
A cor do fo
das temperaturas que provocam a excitação de electrões constituintes desses
elementos. É durante a desexcitação dos electrões que são emitidas radiações
características de cada elemento, sob a forma de chamas coloridas.
O fenómeno das auroras boreais deve-se a violentas colis
amente carregadas, emitidas pelo Sol, com as partículas existentes na
atmosfera terrestre. A cor das auroras boreais depende do tipo de partículas que sofre
as excitações e desexcitações. (Adaptado de CD multimédia “Testes e exercícios –
Química 10ºano” 2005).
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Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
Este foi o texto utilizado no vídeo da actividade laboratorial, antes de se iniciar
a sua realização (ver 5.3.3.), descrevendo-se nesse, apenas, a explicação da cor do
fogo de artifício.
A ligação dos conteúdos a desenvolver na actividade laboratorial ao fogo de
artifício, proporciona uma estratégia de abordagem do tema, numa perspectiva CTS,
uma vez que o fogo de artifício é muito usado em festas de qualquer região e
apreciado por todos pelo vislumbramento da “magia” da cor num céu negro.
Para além do fogo de artifício ser um fenómeno que todos admiramos, também
no laboratório de Química, é uma das experiências mais espectaculares. A história da
Química está ligada às demonstrações destes fenómenos feitas por alquimistas, nas
cortes reais, conhecidas pelas suas “artes mágicas”. Antoine Lavoisier (1743 – 1794)
estabeleceu a teoria de que os ácidos tinham oxigénio. Claude Berthollet (1748 –
1822), amigo de Lavoisier, na tentativa de confirmar a teoria dos ácidos do seu amigo,
descobriu que novos ácidos continham também oxigénio. Desta descoberta preparou
uma nova substância, o clorato de potássio. Esta quando aquecida, em pouco tempo,
libertava todo o oxigénio que continha, atingindo-se temperaturas elevadíssimas
durante essa transformação. Com isto, Lavoisier, pensou em misturar a pólvora usada
na armada francesa com o clorato de potássio, tendo um dia ocorrido acidentalmente
uma detonação, causadora da morte de muitas pessoas. Esse desastre ocorreu
quando Lavoisier e Berthollet tinham ido dar um pequeno passeio. Apesar do acidente,
o clorato de potássio continuou, posteriormente, a ser utilizado devido à sua elevada
temperatura de combustão. Em oficinas de fogos de artifício, principalmente na Ásia,
passou a misturar-se clorato de potássio e enxofre puros que, quando aquecidos,
originavam chamas brilhantes e coloridas. Tais experiências resultaram na morte de
muita gente, motivo pelo qual, na Europa, o fabrico de fogo de artifício baseado em
misturas de enxofre e clorato é proibido (CABRITA, 2003).
As cores obtidas nos fogos de artifício resultam da combustão de diferentes
substâncias. Os tons laranja dos primeiros fogos eram devidos ao brilho de partículas
sólidas muito quentes. A utilização de magnésio e alumínio, metais de fácil combustão,
proporcionou um aumento do brilho dos fogos de artifício e a mistura de aparas de
titânio prolongou a duração dos seus efeitos.
A descoberta de compostos comburentes mais reactivos e a elevada
temperatura de combustão de alguns compostos permitiu, então, elevar as
temperaturas atingidas durante a detonação dos fogos. As elevadas temperaturas a
que são sujeitas as substâncias usadas nos fogos de artifício, provocam a excitação
dos seus átomos. Estes átomos, com estruturas electrónicas específicas, libertam-se
da energia em excesso por emissão de luz, sendo os responsáveis pelas esplêndidas
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Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
cores observadas. Ou seja, as cores devem-se à emissão de fotões, quando ocorre
transição dos electrões energeticamente excitados, de níveis de energia elevados para
níveis de energia mais baixos.
Os testes de chama, que consistem no aquecimento de amostras sólidas, são
dos mais antigos métodos de identificação de um elemento. Esta actividade
laboratorial deve ser desenvolvida numa hotte, num laboratório de química. É
conveniente que os sais a analisar sejam cloretos, pelo facto de serem mais voláteis.
Explica-se de seguida, o teste de chama do cloreto de sódio, composto utilizado no dia
a dia.
Por acção de uma chama, o cloreto de sódio é separado nos seus iões. O ião
positivo, nas condições experimentais existentes na chama, é transformado em átomo
de sódio. Este contem um electrão desemparelhado na última orbital e, devido à
elevada temperatura em que se encontra, fica no estado excitado. Esse excesso de
energia vai ser perdido através da emissão de calor e luz. Segundo o modelo quântico
do átomo, um electrão no átomo só pode existir em determinados níveis de energia.
Então, o átomo de sódio só pode absorver e emitir energia de valores determinados,
correspondentes à diferença de energia dos níveis em que o electrão se encontra.
Assim, a energia não é emitida ou absorvida numa vasta gama de valores de
comprimento de onda, mas apenas entre valores específicos, determinados pela
estrutura electrónica do átomo. A maior parte da energia que é libertada por um átomo
de sódio excitado tem um comprimento de onda igual a 589 nm, que corresponde no
espectro da luz visível, à cor amarela (CABRITA, 2003) Na presença de uma amostra
desconhecida, pode realizar-se este tipo de teste, para verificar se o sódio ou outros
compostos se encontram nela presentes. Como cada elemento emite uma chama
colorida característica é possível a sua identificação através da comparação das cores.
No entanto, devido à existência de elementos com chamas de cor semelhante, só se
consegue uma identificação garantida do elemento com a utilização de um
espectroscópio comparando-se o espectro obtido com os espectros de referência. O
espectro pode também ser utilizado para obter informações da estrutura electrónica do
átomo. Tendo cada um a sua estrutura específica, o seu espectro pode servir como
uma impressão digital.
Nas escolas, nem sempre existem espectroscópios ou redes de difracção, para
visualizar os espectros correspondentes às substâncias. Em alternativa poder-se-á
proceder à construção de um espectroscópio manual. Para isso pode usar-se uma
caixa e um CD transparente, ou seja, sem a superfície reflectora. Numa das
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Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
extremidades da caixa coloca-se um pedaço de CD transparente e na outra, onde
ocorre a incidência de luz, constrói-se uma escala graduada, que servirá de tela de
projecção do espectro. A fenda por onde entra o feixe de luz pode ser ajustada pelo
observador (CAVALCANTE E TAVOLARO, 2005).
O modelo atómico actualmente aceite, teve a sua origem na análise dos
espectros obtidos das radiações de diferentes substâncias. Por este motivo esta
actividade laboratorial, apesar de estar enquadrada no sub-tema “Espectros, radiações
e energia”, pode também ser enquadrada no sub-tema “Átomo de hidrogénio e
estrutura atómica”.
Analisando espectros de diferentes substâncias, iniciou-se o estudo da
estrutura electrónica do átomo, e começaram a introduzir-se alguns conceitos de
mecânica quântica elementar que ajudaram a desenvolver e a aceitar o modelo
quântico do átomo. Conclui-se que a compreensão dos fenómenos químicos que
permitiram o controlo do brilho e da cor dos fogos de artifício está associada ao
desenvolvimento dos modelos atómicos.
Foi feita uma investigação por PAIXÃO, MOURA E HELENA (2005), com uma
turma de 29 alunos do 10ºano do ensino secundário português, acerca desta
actividade laboratorial. Esses alunos realizaram a actividade, tendo-lhes sido
colocadas algumas questões antes de iniciarem a sua realização, tais como, “Quais os
elementos existentes nas estrelas?”, “Sais da mesma cor darão cor idêntica a uma
chama?”, “A que é devida a cor do fogo de artifício das festas?”. Os alunos mostraram
bastante interesse pela temática e pelas actividades propostas, o que contribuiu para a
aprendizagem dos conceitos envolvidos. Algumas opiniões dos alunos, manifestadas
por escrito, revelam esse interesse:
“ A matéria dos espectros foi uma matéria relativamente fácil, também porque
existiram varias maneiras de a percebermos melhor”.
“ Eu gostei muito, foi uma matéria curiosa e colorida. E nós vemos as coisas no dia a
dia e nem nos apercebemos. A partir de agora começamos a entender melhor”.
“ Eu gostei muito das aulas porque a professora relacionou a aula pratica com a
teórica, o que me ajudou melhor a compreender”.
“ Acho que foi um capítulo interessante porque dá-nos a noção de como os cientistas
detectam e determinam a composição química de uma estrela. Pessoalmente achei o
máximo”.
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Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
55..33..33 –– VVííddeeoo ddaa aaccttiivviiddaaddee llaabboorraattoorriiaall ““TTeessttee ddee cchhaammaa””
O vídeo digital é uma forma rica de apresentar um conteúdo. As imagens, a
cor e o movimento enriquecem essa ferramenta. Algumas das vantagens da utilização
do vídeo digital no processo ensino-aprendizagem residem no facto de este estimular
o gosto de aprender, facilitar a comunicação e relação professor/aluno, combinar o
entretenimento com a aprendizagem e aproximar os utilizadores do computador ao
mundo real. No entanto, esta ferramenta multimédia ainda é nova pelo que precisa de
alguns aperfeiçoamentos ao nível do transporte e armazenamento, pois é uma das
ferramentas que mais recursos exige do computador.
Convém ainda explicitar a consciência de que entendemos que o vídeo digital
não deve substituir a prática laboratorial mas antes potenciá-la.
O outro recurso digital desenvolvido neste trabalho foi o vídeo da actividade
laboratorial “Teste de chama”. Sem dúvida que a Internet é o melhor local para se
divulgarem recursos digitais. Assim, colocou-se o vídeo no portal de cultura científica
“Mocho” (www.mocho.pt). Este portal apresenta um motor de busca que permite
aceder a diversos sites acerca dos de diversos temas de ciência. A utilização de
banda larga, nomeadamente ADSL (Assymetric Digital Subscriber Line), alargamento
de banda via telefónica, tem contribuído para a colocação de vários recursos on-line.
Para além do vídeo estar acessível no site do “Mocho”, encontra-se ainda integrado
no hipertexto realizado disponível no site já referido e no CD-ROM que se encontra
em anexo a este trabalho.
Fig.42 Imagem do portal de ciência e cultura científica, Mocho
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Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
Uma vez planificada a actividade laboratorial passou-se à concepção do
recurso digital. O seu desenvolvimento passou por algumas etapas que se
apresentam no esquema seguinte:
Preparação da actividade laboratorial
Preparação das filmagens para a realização do vídeo
Realização da filmagem
Produção do vídeo, com a adição de áudio e locução
Acompanhamento da realização da produção
Verificação do recurso desenvolvido
Fig.43 Etapas seguidas na concepção do vídeo digital
O vídeo digital inicia-se com a locução de um texto (ver 5.2.2). Os materiais,
reagentes e procedimento experimental utilizados na actividade “Teste de chama”,
durante a realização da filmagem apresentam-se de seguida:
Material e reagentes:
Sais (cloreto de lítio, cloreto de bário, cloreto de cálcio, cloreto de potássio, cloreto de
sódio, cloreto de cobre (II) e cloreto de estrôncio); cápsula de porcelana, álcool etílico,
maçarico, espátula; ansa de níquel/crómio, espectroscópio de bolso.
Procedimento:
• Colocou-se na cápsula de porcelana um pouco de álcool etílico;
• Iniciou-se a combustão do álcool contido na cápsula, com a ajuda de um
maçarico ou fósforo;
• Colocou-se, com uma espátula, o sal a analisar dentro da cápsula de
porcelana;
• Observou-se e registou-se a cor da chama;
• Repetiram-se os passos anteriores para cada um dos sais a analisar.
No final deste procedimento realizou-se a mesma actividade laboratorial
utilizando outro procedimento experimental, no entanto não se filmaram todos esses
passos.
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Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
• Acendeu-se o maçarico;
• Humedeceu-se a ansa no ácido e tocar no sal a analisar de modo que este
adira à ansa;
• Levou-se a ansa à chama;
• Observou-se e registou-se a cor da chama;
• Com o espectroscópio de bolso, observou-se o espectro correspondente ao
elemento a analisar;
• Limpou-se a ansa, humedecendo-a no ácido clorídrico e levando-a à chama;
• Repetira-se os passos anteriores para cada um dos diferentes sais.
Este último procedimento serviu, essencialmente, para visualizar as chamas
dos sais com o espectroscópio, uma vez que com o procedimento anterior a
combustão dos sais é muito rápida não sendo possível a observação dos espectros
correspondentes dos seus elementos. No final do vídeo, aparecem as chamas
coloridas dos diferentes sais e o nome dos respectivos elementos analisados.
Elemento Cor de chama
Bário Amarela-esverdeada
Cálcio Vermelha-alaranjada
Cobre Verde-azulada
Lítio Vermelha
Potássio Violeta
Sódio Amarela
Estrôncio Vermelha
Tabela 5.Cores das chamas de alguns elementos
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Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
Fig.44 Teste de chama do cloreto de bário, cloreto de sódio e potássio (SANGER, 2004)
A utilização didáctica do vídeo não anula a realização da actividade
laboratorial, serve antes como um complemento ou apoio a essa actividade, podendo
também ser utilizado no caso da não existência do material necessário. O vídeo, como
foi referido, está disponível de forma livre em
http://nautilus.fis.uc.pt/bl/conteudos/42/pags/videosdivulgcientifica/chama e em CD-
ROM associado a esta tese.
O trabalho foi realizado no âmbito do projecto “Mocho Banda larga” e
apoiado pelo programa pós-conhecimento, da Comunidade Europeia. Embora se
recomende a visualização digital, as figuras 45, 46 e 47, de seguida dão conta de
algumas fases da exibição do filme, visível em diferente resolução.
Fig.45 Teste de chama do cloreto de cobre
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Recursos digitais elaborados: Hipertexto/ Vídeo da actividade laboratorial
Fig.46 Teste de chama do cloreto de lítio
Fig.47 Teste de chama do cloreto de potássio
É uma ferramenta que se encontra on-line e assim pode ser utilizada por
professores e alunos, na escola ou em casa.
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