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OS DESAFIOS DA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSENA PERSPECTIVA DO PROFESSOR PDE

Produções Didático-Pedagógicas

Versão Online ISBN 978-85-8015-079-7Cadernos PDE

II

SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO – SEED

SUPERINTENDÊNCIA DA EDUCAÇÃO – SUED

PROGRAMA DE DESENVOLVIMENTO EDUCACIONAL

EQUIPE PEDAGÓGICA DO PDE

PRODUÇÃO DIDÁTICA PEDAGÓGICA

O ENSINO EXPERIMENTAL DE CIÊNCIAS COM BASE NA TEORIA

SIGNIFICATIVA DE AUSUBEL

ANA RITA BLOCH MARTINS

CURITIBA - PR

2014

ANA RITA BLOCH MARTINS

O ENSINO EXPERIMENTAL DE CIÊNCIAS COM BASE NA TEORIA

SIGNIFICATIVA DE AUSUBEL

Produção Didática Pedagógica, apresentada ao Programa de Desenvolvimento Educacional – PDE, do Estado do Paraná, orientada pela Professora Dra. Liliani Marília Tiepolo, como requisito parcial à Implantação Didática no Colégio Estadual Nossa Senhora Aparecida, Ensino Fundamental.

CURITIBA - PR

2014

FICHA DE IDENTIFICAÇÃO

PRODUÇÃO DIDÁTICO – PEDAGÓGICA

TURMA - PDE/2014

TÍTULO:

O ENSINO EXPERIMENTAL DE CIÊNCIAS COM BASE NA TEORIA SIGNIFICATIVA DE

AUSUBEL

Autor Ana Rita Bloch Martins

Disciplina/Área Ciências

Escola de Implementação do

Projeto e sua localização Colégio Estadual Nossa Senhora Aparecida

Município da escola Curitiba

Núcleo Regional de Educação Curitiba

Professor Orientador Profª Drª Liliani Marília Tiepolo

Instituição de Ensino Superior Universidade Federal do Paraná (UFPR)

Relação Interdisciplinar Química, Física, Astronomia, Genética e História.

Resumo

O presente Caderno Pedagógico é um trabalho de

conclusão de Curso PDE (Plano de Desenvolvimento

Educacional) da Seed-Pr. Na modalidade de pesquisa-ação,

investiga-se a possibilidade de transformação da prática

pedagógica tradicional no Ensino de Ciências através de um

processo que venha a valorizar a construção cognitiva da

experiência. Neste momento trabalharemos experimentos

científicos com aplicabilidade no dia-a-dia, de forma que seja

significativo para o educando e que ele possa aprimorar cada

vez mais seus conhecimentos. A Teoria da Aprendizagem

Significativa (TAS) de Ausubel traz para o professor uma

inovação no seu plano de aula, uma diretriz para o seu trabalho.

Trabalha-se o plano de aula com o diagrama V, o que

possibilitará indagar a prática pedagógica dos professores

envolvidos nas aulas experimentais em relação ao que se

pretende alcançar com a TAS. Abordam-se os conteúdos

conforme os conhecimentos pré-estabelecidos (subsunçores)

dos educandos. Dessa forma, espera-se que os conhecimentos

dos educandos, sejam enriquecidos e aprofundados num

raciocínio próximo ao científico. Terá como avaliação dos tópicos

a montagem de mapas conceituais os quais indicarão se a linha

de raciocínio sobre o tema está satisfatória.

Palavras-chave Densidade, Reações Químicas, Invenções de Galileu

Galilei, Genética.

Formato do Material Didático Caderno Pedagógico

Público Alvo Alunos do 9º ano do Ensino Fundamental

APRESENTAÇÃO

As unidades didáticas que constituem este caderno pedagógico foram

escritas para alunos do 9º ano do ensino fundamental e para os professores.

Nestas unidades, em cada tema apresentado constará a aula planejada dentro do

diagrama V, baseada na Teoria de Ausubel, com experimentos discutidos em sala

de aula.

Todas as unidades têm a mesma estrutura e dão a liberdade ao professor

de optar por algumas atividades conforme o seu planejamento anual. O que se

destaca nesta atividade, fora os experimentos, é a forma com a qual o professor

utilizará a teoria de aprendizagem significativa de Ausubel, elaborando para cada

aula um diagrama V, modificando na práxis e provocando um novo conhecimento

sobre aqueles já ancorados em anos anteriores, de forma significativa.

Cada momento de aula será de muita interação, aula expositiva, dialogada,

realização de exercícios, experimentos diversos e conclusões dos experimentos.

Neste momento final fecha-se o conteúdo com um mapa conceitual em que é

possível analisar se houve acréscimo no conhecimento e se houve reflexão sobre

o tema proposto.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 - Diagrama V, Interação do pensar, fazer e sentir. ................................. 12

Figura 2 - Modelo de Diagrama V ........................................................................ 13

Figura 3 - Estruturação do Mapa Conceitual ........................................................ 14

Figura 4 - Mapa Conceitual .................................................................................. 15

Figura 5 - Diagrama V, sobre Densidade. ............................................................ 20

Figura 6 - Picnômetro produzido com material alternativo. .................................. 22

Figura 7 - Material para o experimento: Princípio de Arquimedes........................ 27

Figura 8 - Diagrama V, sobre Reações Químicas ................................................ 34

Figura 9 - Pêndulo Simples .................................................................................. 43

Figura 10 - Ângulo, tensão e peso de um pêndulo ............................................... 44

Figura 11 - Diagrama V, Pêndulo Simples ........................................................... 46

Figura 12 - Pêndulo Simples, ângulo 10º ............................................................. 47

Figura 13 - Diagrama V, sobre Genética e Hereditariedade. ............................... 56

Figura 14 - Cariótipo Humano .............................................................................. 61

Figura 15 - Exercício: Montando o cariótipo ......................................................... 62

Figura 16 - Montagem da Balança ....................................................................... 70

Figura 17 – Balança ............................................................................................. 71

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ............................................................................................... 8

2 JUSTIFICATIVA ............................................................................................. 9

3 OBJETIVOS ................................................................................................. 10

3.1 OBJETIVO GERAL ....................................................................................... 10

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................ 10

4 METODOLOGIA........................................................................................... 11

5 UNIDADES DIDÁTICAS .............................................................................. 17

5.1 DENSIDADE: UMA PROPRIEDADE FÍSICA DA MATÉRIA ........................ 17

5.1.1 Introdução ................................................................................................... 17

5.1.2 Objetivos específicos ................................................................................. 18

5.1.3 Fundamentação Teórica ............................................................................ 18

5.1.4 Metodologia e Estratégias de ação ........................................................... 19

5.1.5 Atividades ................................................................................................... 21

5.1.5.1 Atividade 1- Descobrindo a densidade com um picnômetro ......................... 21

5.1.6 Recursos ..................................................................................................... 23

5.1.7 Sugestão de leitura e vídeo para o professor .......................................... 23

5.1.8 Sugestão de atividades .............................................................................. 23

5.1.8.1 Sugestão 1 - Para compreender os princípios de Arquimedes ..................... 23

5.1.8.2 Sugestão 2 – Observe como um ovo pode boiar, afunda ou ficar no meio

de um copo com água ............................................................................................... 25

5.1.8.3 Sugestão 3 – Princípio de Arquimedes ......................................................... 27

5.1.8.4 Sugestão 4 – Distinguindo diferentes materiais através da densidade......... 29

5.2 REAÇÃO QUÍMICA: UMA PROPRIEDADE QUÍMICA DA MATÉRIA .......... 30

5.2.1 Introdução ................................................................................................... 30

5.2.2 Objetivo Geral ............................................................................................. 30

5.2.3 Objetivos Específicos ................................................................................ 30



5.2.6 Atividades ................................................................................................... 35

5.2.6.1 Atividade 1- Reações Químicas.................................................................... 35

5.2.7 Recursos ..................................................................................................... 38



5.2.9.1 Atividade 1 - A corrosão de metais ............................................................... 38

5.2.9.2 Atividade 2 - Energia nas reações químicas ............................................... 40

5.3 INVENÇÕES DE GALILEU GALILEI ............................................................ 41

5.3.1 Introdução ................................................................................................... 41

5.3.2 Objetivo Geral ............................................................................................. 41




5.3.6 Atividades ................................................................................................... 46

5.3.6.1 Atividade 1 – Descobrindo a aceleração da gravidade com o uso do

pêndulo simples ........................................................................................................ 46

5.3.7 Recursos ..................................................................................................... 49



5.4 ENTENDENDO A HEREDITARIEDADE HUMANA ATRAVÉS DOS

ESTUDOS DE MENDEL ........................................................................................... 52

5.4.1 Introdução ................................................................................................... 52

5.4.2 Objetivo Geral ............................................................................................. 52




5.4.6 Atividades ................................................................................................... 56

5.4.6.1 Atividade 1 Extração de DNA do morango. ................................................. 56

5.4.7 Recursos ..................................................................................................... 58



5.4.9.1 Atividade 1 Montagem de Cariótipo .............................................................. 59

REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 64

8

1 INTRODUÇÃO

A presente proposta parte do pressuposto que a prática social do educando

é ponto de referência para a organização não só dos conteúdos, mas de toda a

relação pedagógica. Assim torna-se imprescindível para a escola e para os seus

profissionais o repensar de sua prática pedagógica na busca de:

Novas formas de ensinar;

Novos critérios de elaboração e produção de material didático;

Nova orientação e preparo do corpo docente, tendo em vista o

educando (sujeito histórico-concreto), inserido numa determinada

realidade social, que frequenta a escola pública.

Para a consecução desta proposta, pretendemos coordenar esforços

individuais, articulando-os com a IES (Instituição de Ensino Superior), através de

seus pesquisadores e professores que já vêm desenvolvendo experiências e

inovações no conjunto das atividades desenvolvidas na escola. Este Caderno

Pedagógico poderá contribuir para a reflexão sobre uma teoria de Ensino de

Ciências e para o avanço no conhecimento da integração físico-social e cultural

dos educandos.

O valor e a importância das aplicações específicas do conhecimento a ser

obtido neste Caderno Pedagógico e a importância destas aplicações poderão ser

assim resumidas:

- A práxis mais consciente da integração dos educadores/educandos no meio

físico e sociocultural, que será refletida no desenvolvimento do espírito crítico;

- O desenvolvimento de um programa inovador no ensino de Ciências,

conduzindo ao conhecimento de sua realidade objetiva e ao aproveitamento

racional dos recursos e potencialidades locais (escolas públicas);

- O conhecimento de saberes populares em Ciências e a aplicação de materiais

alternativos de baixo custo terão reflexos como tecnologia local minimizando a

dependência de materiais utilizados em laboratórios de pesquisa;

- O benefício da escola participante pela possibilidade de trocas constantes entre

professor, equipe pedagógica e a Universidade.

9

A utilidade do presente Caderno Pedagógico, em termos amplos, será a

interdependência entre os conhecimentos de Ciências e sua aplicação prática,

não empiricamente em um ativismo inconsciente, mas através de uma práxis

interdisciplinar que reuniria teorias em sociologia da educação.

2 JUSTIFICATIVA

No cotidiano da escola temos percebido que os experimentos de Ciências

estão sendo evitados e quando acontecem, são baseados nos livros didáticos, em

vídeos e fotos, deixando de lado a contextualização do cotidiano do estudante.

Este não percebe quão próximo estão os experimentos de física, química, biologia

e astronomia do seu dia-a-dia. Conhecimentos estes necessários para uma boa

qualidade de vida, pois passamos a nos comportar melhor, observar mais e a

tomar mais cuidados com algumas ações domésticas e/ou profissionais quando

refletimos sobre o aprendizado científico. No entanto, é preciso proporcionar ao

estudante aulas mais dinâmicas que associem a prática experimental em

laboratório com as aulas teóricas, trazendo para eles um aprendizado

significativo. De acordo com Soussam (2003), o saber é constituído pelas

contribuições específicas da disciplina, não só racionais e conceituais, mas

também, metodológicas, o que implica a aquisição de atitudes e de

comportamentos.

Este projeto será desenvolvido no laboratório de Ciências do Colégio

Nossa Senhora Aparecida, Ensino Fundamental, o qual não possui o costume de

atrelar aulas práticas às teóricas, com o intuito de tornar esse tipo de aula mais

frequente e aumentar a qualidade do ensino de Ciências por parte dos

professores.

Tudo o que for trabalhado deverá ser planejado para atrair a atenção do

educando para que o mesmo perceba a aplicabilidade do novo conhecimento

adquirido no seu cotidiano, o que antes estava sendo ancorado em bases

simples.

10

3 OBJETIVOS

O professor optando por uma ou mais atividades deverá ter fidelidade à

metodologia proposta (Teoria Significativa de Ausubel) realizando os diagramas

Vs e Mapas Conceituais, voltados para os objetivos abaixo.

3.1 OBJETIVO GERAL

Realizar experimentos em laboratório na área da física, química, biologia e

astronomia de forma significativa e contextualizada com o dia-a-dia dos

estudantes diante dos fenômenos naturais.

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Os objetivos específicos do trabalho são:

Diagnosticar o grau de dificuldade de interpretação dos experimentos

propostos;

Avaliar a forma de desempenho e ações dos educandos durante a aula no

laboratório;

Observar a fidelidade do roteiro de cada experimento pelas equipes;

Registrar erros comuns entre os integrantes das equipes;

Analisar em conjunto as conclusões das equipes, se houve uma reflexão

científica a respeito do experimento.

11

4 METODOLOGIA

O estudo proposto será realizado com os alunos do 9º ano do Colégio

Estadual Nossa Senhora Aparecida, Ensino Fundamental, na vila São Pedro em

Curitiba-Paraná. O colégio possui um laboratório onde ocorrerá o

desenvolvimento de experimentos da presente pesquisa. O trabalho está

embasado nas Diretrizes Curriculares do Estado do Paraná e no Projeto Político

Pedagógico do Colégio, na Teoria do Aprendizado Significativo (TAS) de David

Ausubel1.

O tema principal ou a questão-foco envolvem as disciplinas de Física,

Química, Biologia e Astronomia. Cada plano de aula terá seu tema elaborado num

diagrama V ou V-epistemológico, sendo este

“um facilitador do aprendizado significativo, resultante da interação entre dois domínios, um teórico-conceitual e outro metodológico, para responder questões que serão formuladas envolvendo esses dois domínios, a respeito de eventos ou objetos de estudo sobre os quais convergem tais domínios” (MOREIRA, 2007).

“O uso de organizadores prévios2 é uma estratégia proposta por Ausubel

para, deliberadamente, manipular a estrutura cognitiva, a fim de facilitar a

aprendizagem significativa” (MOREIRA, p. 163, 2011). Estes organizadores

prévios, dentro do Diagrama V, serão os conhecimentos que o educando possui

os quais servirão de âncora para um novo conhecimento. Então, o professor

deverá elaborar sua aula dentro do Diagrama V, com a finalidade de refletir sobre

os conhecimentos prévios de seus educandos e realizar a interação, entre os

novos conhecimentos e aqueles especificamente relevantes já existentes na

estrutura cognitiva, com certo grau de clareza e estabilidade. Neste momento, o

professor analisa o conhecimento da turma e insere o novo conhecimento,

permitindo aos educandos refletir sobre o novo tema e unir, modificar, e

aperfeiçoar seu entendimento sobre o tema antigo. Ao absorver o conhecimento

_______________ 1 David Paul Ausubel, psicólogo e pedagogo norte-americano, nascido em 1918, que se destacou no estudo dos processos de aprendizagem, sua obra é baseada em dois principais conceitos: estrutura cognitiva e aprendizagem significativa.

2 Organizadores Prévios são materiais introdutórios apresentados antes do material a ser aprendido em si. (MOREIRA, p.163, 2011)

12

novo, sua ancoragem para o próximo conhecimento estará mais embasada. Esta

ferramenta heurística que pode ser considerada como um adendo para resolver

um problema ou entender um processo, apresenta quatro partes:

1. As perguntas feitas referentes ao evento ficam no alto da abertura.

2. Abaixo do V, no vértice, ficam os acontecimentos ou fenômenos que

estamos estudando, os eventos.

3. À direita, entra toda metodológica: registros, transformação dos dados e

juízos cognitivos e de valor da pesquisa.

4. À esquerda colocamos o marco teórico com visão de mundo, suas

filosofias, modelos e teorias, conceitos e princípios que nos auxilia na

formulação da pergunta dando sentido ao experimento no ramo esquerdo,

fica o marco teórico, a visão de mundo, filosofias, teorias e modelos,

princípios e conceitos que permitiram formular a pergunta e que dá sentido

à experimentação que realizamos.

Esclarecendo o “mecanismo de ação” do Diagrama V, literalmente é um V. No

lado esquerdo se tem o domínio teórico-conceitual, processo de produção do

conhecimento, no qual levamos o educando a pensar. No lado direito, começam

as asserções do conhecimento, porque está no domínio do conhecimento,

levando o educando a fazer. Entre eles, ocorre a interação do pensar, sentir e

fazer.

Observe os diagramas abaixo.

Figura 1 - Diagrama V, Interação do pensar, fazer e sentir. Fonte: adaptado pela autora de http://www.fisica-interessante.com/aula-historia-e-epistemologia-da-ciencia-4-ve-epistemologico-de-gowin-1.html.

http://www.fisica-interessante.com/aula-historia-e-epistemologia-da-ciencia-4-ve-epistemologico-de-gowin-1.html

http://www.fisica-interessante.com/aula-historia-e-epistemologia-da-ciencia-4-ve-epistemologico-de-gowin-1.html

13

Figura 2 - Modelo de Diagrama V Fonte: MOREIRA, 2007

As avaliações das atividades propostas pelos professores serão feitas a

partir dos mapas conceituais, desenvolvidos por Novak3 e Gowin4 em 1984, para

instrumentalizar a Teoria de Aprendizagem Significativa de Ausubel. São

representações gráficas de uma estrutura hierarquizada de conceitos dos mais

abrangentes até os menos inclusivos. É construído de acordo com o

entendimento e assimilação do aluno do conteúdo, e de acordo com a ordenação

e sequência de conteúdos, o professor analisa e avalia o seu grau de asserção do

_______________ 3 Joseph Donald Novak (nascido em 1932) é um educador e professor emérito americano na

Universidade de Cornell. O trabalho de Novak é baseado na teoria da assimilação de David Ausubel cognitivista. 4 Bob Gowin , Dr. D. Bob Gowin, prof. emérito da Universidade de Cornell (1961-1990).

14

conhecimento. Transformando-se o conteúdo sistematizado em conteúdo

significativo para o aprendiz. Ausubel (1963) afirma que a aprendizagem ocorre

pela assimilação de novos conceitos. Neste trabalho iremos atentar para a forma

de planejarmos a aula e acompanhar as atividades experimentais em Ciências.

Veremos que, ao utilizarmos mapas conceituais para as avaliações, detectaremos

durante a análise alguma asserção não bem assimilada pelos educandos, e será

possível retomar o momento da aula para esclarecer o assunto. Essa é uma

estratégia de avaliação que segundo Souza e Boruchovitch (2010):

os mapas conceituais configuram-se excelente estratégia de ensino/aprendizagem, bem como ótima ferramenta avaliativa, uma vez que, no curso de sua estruturação e reestruturação, manifestam-se conflitos cognitivos e espaços para a tomada de consciência sobre discrepâncias, problemas, dificuldades, erros – que, quando analisados, confrontados, discutidos, explorados, apresentam-se como espaços de avanços, superações e, por que não, de autorregulações (SOUZA e BOURUCHOVITCH, 2010).

Segundo Novak (2002), o mapa conceitual5 é composto por três elementos:

conceito, proposição e “palavra(s) de enlace”. Os conceitos são apresentados no

interior de caixas (ou alguma forma geométrica), que são os objetos de estudo,

divididos entre super ordenados, subordinados e pouco inclusivos. Esses

conceitos interligam-se através de linhas que agregam frases explicativas. Veja as

figuras 2 e 3.

Figura 3 - Estruturação do Mapa Conceitual Fonte: Adaptado pela autora de (SOUZA e BORUCHOVITCH, p.200, 2010).

_______________ 5 Mapa Conceitual trata-se de um diagrama que apresenta conceitos inter-relacionados formando

uma estrutura conceitual.

15

Figura 4 - Mapa Conceitual

Fonte: Mapas conceituais usados para Educação por Henrique Cristovão, 2013.

Conforme Moreira (1997, p.14), para a construção do mapa conceitual

deve-se atentar aos seguintes passos:

1º passo: identificar os conceitos-chave do conteúdo que vai mapear e ponha-os

em uma lista, melhor limitar entre 6 e 10 a quantidade de conceitos.

2º passo: ordene os conceitos de forma que o(s) mais geral (is) e mais inclusivo(s)

fiquem no topo do mapa. Na sequência agregam-se os demais conceitos até

completar o diagrama de acordo com o princípio da diferenciação progressiva.

Atente para identificar os conceitos mais gerais.

3º passo: sendo o conceito um parágrafo de um texto, fica o numero de conceitos

limitados pelo próprio parágrafo. Se incorporar o seu conhecimento sobre o

assunto, conceitos mais específicos podem ser incluídos no mapa.

4º passo: crie laços, conectando os conceitos com linhas e rotule essas linhas

com uma ou mais palavras-chave que explicitem a relação entre os conceitos.

Estes devem sugerir uma proposição que expresse o significado da relação.

5º passo: setas podem ser usadas quando se quer dar um sentido a uma relação,

mas cuide porque o uso de muitas setas acaba por transformar o mapa conceitual

em um diagrama de fluxo.

6º passo: evite palavras que apenas indiquem relações triviais entre os conceitos.

Busque relações horizontais e cruzadas.

16

7º passo: exemplos podem ser agregados ao mapa, embaixo dos conceitos

correspondentes. Em geral, os exemplos ficam na parte inferior do mapa.

8º passo: reconstrua o mapa se o primeiro intento tem simetria pobre e alguns

conceitos acabam mal situados em relação a outros que estão mais relacionados.

9º passo: talvez neste ponto você já comece a imaginar outras maneiras de fazer

o mapa, outros modos de hierarquizar os conceitos. Lembre-se que não há um

único modo de traçar um mapa conceitual. À medida que muda sua compreensão

sobre as relações entre os conceitos, ou à medida que você aprende seu mapa

também muda. Um mapa conceitual é um instrumento dinâmico, refletindo a

compreensão de quem o faz no momento em que o faz.

10º passo: não se preocupe com “começo, meio e fim”, o mapa conceitual é

estrutural, não sequencial. O mapa deve refletir a estrutura conceitual hierárquica

do que está mapeado.

11º passo: compartilhe seu mapa com colegas e examine os mapas deles.

Pergunte o que significam as relações, questione a localização de certos

conceitos, a inclusão de alguns que não lhe parecem importantes, a omissão de

outros que você julga fundamentais. O mapa conceitual é um bom instrumento

para compartilhar, trocar e “negociar” significados.

12º passo: você poderá fazer manualmente o seu mapa conceitual, mas segue a

sugestão do aplicativo Cmap Tools: http://cmap.ihmc.us para trabalhar em sala de

aula a criação do mapa conceitual com os educandos.

O caderno pedagógico prevê:

Elaboração do plano de aula em diagrama V; levantamento do material

(vidrarias, equipamentos e reagentes) no laboratório; levantamento bibliográfico

com leitura e análise do tema proposto e de práticas experimentais; apresentação

do projeto a comunidade escolar; pesquisa e produção de uma unidade temática

a ser implantada no 1º semestre de 2015; apresentação e debate do referido

caderno pedagógico através do GTR (Grupo de Trabalho em Rede) com

professores da área de Ciências.

O professor poderá optar por um dos experimentos e acompanhar na

íntegra toda a evolução do conteúdo. Mesmo assim, poderá incrementar suas

aulas à medida que estas atividades contemplarem o seu planejamento anual. O

http://cmap.ihmc.us/

17

professor terá livre escolha de unidades a trabalhar em sala de aula com os

educandos. Como alguns Colégios iniciam Ciências com Astronomia, ou Biologia

(Genética), Física ou Química, ele poderá optar por uma dessas quatro unidades

didáticas.

Ao final de cada unidade, após toda aula expositiva, experimental,

dialogada e conteúdo pesquisado pelo aluno, o mesmo terá que elaborar um

mapa conceitual, como instrumento de avaliação para cada unidade aqui

proposta.

Na construção os mapas apresentarão conceitos afins entre si, os quais,

quando analisados , demonstrarão o entendimento do aluno sobre os temas

experimentais trabalhados ao professor.

5 UNIDADES DIDÁTICAS

Nessa seção serão trabalhadas as quatro unidades: Física, abordando o

tema Densidade; Química, com o tema Reações Químicas; Biologia, tratando do

tema Iniciação à Genética; e Astronomia, com algumas invenções de Galileu

Galilei.

5.1 DENSIDADE: UMA PROPRIEDADE FÍSICA DA MATÉRIA

5.1.1 Introdução

Quando se inicia os estudos de Ciências, coloca-se em evidência a

existência da Matéria. Ela compõe o nosso Universo, as águas, as rochas, o ar e

todas as formas de organismos vivos e não vivos. Muitas vezes provocamos os

alunos perguntando se o ar é uma Matéria. O ar, nós não vemos, mas sentimos

sua presença e ao enchermos um balão vemos sua presença naquele espaço

interno do balão. Então, o que é Matéria? É tudo que ocupa lugar no espaço, tem

massa e volume.

Nesta Unidade Didática trabalharemos uma propriedade física da matéria:

a Densidade. Esta foi foco de atenção de Arquimedes (BENDICK, 2002) quando o

rei Hiero desconfiou da sua nova coroa, se era cunhada só em ouro puro ou não.

18

Objetivo Geral

Identificar a densidade como uma das propriedades Físicas da Matéria e

reconhecer na sua variação diferentes tipos de matéria.

5.1.2 Objetivos específicos

Interpretar a fórmula da densidade;

Calcular a densidade de líquidos e sólidos;

Relatar a importância desta descoberta para os dias de hoje.

5.1.3 Fundamentação Teórica

Filósofos como Anaxímenes (filósofo grego 588-524 a. C.) e Heráclito (540-

470), acreditavam que os elementos que constituíam a matéria eram ar e fogo.

Em contrapartida, Aristóteles (384-322 a. C.) afirmou que a matéria primitiva só

era percebida quando tomava forma e dava origem aos quatro elementos: terra,

água, ar e fogo. Por outro lado, Arquimedes (287-212 a. C.) cresceu estudando

estes ensinamentos sobre a matéria, mas desconhecia a densidade, até que o rei

Hiero solicitou que investigasse a verdadeira composição de sua coroa, pois havia

entregado uma barra de ouro de 1 kg ao ourives e percebeu que sua coroa era

muito leve. Segue um breve relato por Morais e Paiva (2014):

conta à lenda que quando estava no banho, Arquimedes observava que, ao mergulhar o próprio corpo na água da banheira, ela subia e transbordava. Assim, ocorreu-lhe a resolução da questão que lhe tinha sido levantada pelo rei Hiero, sobre a autenticidade do ouro da coroa que tinha encomendado a um joalheiro. Terminada a obra, o rei desconfiou que o ourives o poderia ter enganado, trocando parte do ouro que lhe tinha sido entregue por outro metal menos nobre. Saindo para a rua, Arquimedes gritou “Eureka” (palavra grega que significa encontrei). Numa experiência em que mergulhou separadamente a coroa e massas iguais de ouro e de prata, Arquimedes verificou que cada um dos objetos deslocava volumes de água diferentes: menos o ouro, mais a prata, e a coroa deslocava um volume intermediário, o que provava a fraude de que o rei havia sido vítima (MORAIS e PAIVA, 2014).

Então, Arquimedes realizou o experimento sem perceber que trabalhando a

massa e o volume do material investigado resultaria na densidade deste material.

19

Observou que materiais diferentes geralmente têm densidades diferentes. Por

isso, a densidade é uma propriedade específica da matéria.

Na verdade, este momento histórico é a descoberta da densidade, a qual

nos auxilia também quando precisamos distinguir dois líquidos incolores. Como

exemplo: um copo com água pura e outro com água e veneno. Cheirar ou beber

não seria adequado, portanto, neste instante, aplicamos a propriedade física da

densidade para distinguir entre um e outro. Este é o critério de diferenciação que

poderemos usar a partir da análise de densidade.

5.1.4 Metodologia e Estratégias de ação

Os alunos do 9º ano, após aula expositiva e dialogada, irão realizar

experimentos focados na densidade. Nesta aula o professor deverá interagir com

a turma, sondando seus conhecimentos. O plano de aula deverá ser elaborado

com um diagrama V, focando a aula com aprendizado significativo, provocando a

reflexão e a interação do conteúdo da aula para o seu cotidiano. Abrindo espaço

para que um novo conhecimento seja ancorado no educando de forma a ser

significativa, valorada por ele. O professor capta o momento da nova informação

(ou auxilia o novo a se descobrir). Investigada a visão de mundo, as crenças no

geral, o conjunto organizado de conceitos entre outros nos permitirá um

aprendizado significativo.

A fase de sondar conhecimentos e provocar um diálogo pertence ao

primeiro momento, O domínio teórico-conceitual, o Pensar, em que são obtidos os

conhecimentos prévios, os subsunçores sobre o tema em questão. O professor irá

interagir, provocar discussão através de aula dialogada, mostrar sessão de slides

ou mesmo discutir sobre um vídeo e, em paralelo, diagnosticar o grau de

conhecimento que os educandos têm sobre o tema. Montagem do diagrama V

(pelo professor):

20

Figura 5 - Diagrama V, sobre Densidade. Fonte: elaborado pela autora, adaptado de MOREIRA, 2007

Na aula experimental os educandos receberão as instruções para o

procedimento adequado e trabalharão em equipes, sendo observadas pelo

professor as facilidades e/ou as dificuldades para o desempenho da atividade. Ao

final, deverão apresentar a conclusão do experimento e, em outra aula, a equipe

irá montar um mapa conceitual sobre o tema anteriormente proposto.

21

5.1.5 Atividades

5.1.5.1 Atividade 1- Descobrindo a densidade com um picnômetro

A densidade significa a qualidade daquilo que é denso, ou seja, compacto.

A densidade determina a quantidade de algo existente num espaço delimitado,

que pode ser uma superfície, um comprimento ou uma unidade de volume.

Fisicamente diz-se que a densidade de um corpo ou de determinado material

(líquido, sólido ou gasoso) pode ser calculada através da relação entre a massa e

o volume por ele ocupado cuja fórmula matemática é v

md .

Material e equipamentos:

o mineral irregular;

o água e álcool;

o balança;

o proveta de 500 ml;

o picnômetro;

o pipeta.

Procedimento:

Determinação da densidade de um sólido irregular:

1. Com o auxílio de uma balança, determine a massa do sólido irregular. Anote.

Caso seja uma balança eletrônica, deixe ligada por alguns minutos para em

seguida fazer a pesagem.

2. Adicione no interior da proveta 100 ml de água destilada. Aferir os 100 ml com

a pisseta.

3. Com cuidado, coloque no interior da proveta o seu sólido irregular. Observe o

volume de água deslocado pelo solido irregular. Anote. Este será o seu

volume final, ou seja: Vdeslocado- V inicial= V final , então Vx-V100= V final

4. Utilizando a fórmula da densidade (v

md ) determinamos matematicamente a

densidade do sólido irregular.

22

Determinação da densidade de um líquido:

Figura 6 - Picnômetro produzido com material alternativo. Fonte: WISNIEWSKI, 1990

1. Com o auxílio da balança determine a massa do seu picnômetro. Anote.

2. Com cuidado, coloque água no interior do picnômetro até o gargalo.

Determine a sua massa. Anote. Calcule a massa de água contida no

picnômetro.

a. Picnômetro + água – picnômetro vazio= Y H2O

b. Como a água apresenta densidade de 1g/ml, o valor determinado Y

H2O será o volume do picnômetro.

3. Com auxílio de uma balança determine a massa do seu picnômetro. Anote.

4. Utilizando uma pipeta, vá adicionando álcool etílico no interior do

picnômetro até enchê-lo. Tampe-o e determine a sua massa. Anote.

5. Calcule a diferença:

a. Picnômetro+álcool – picnômetro vazio= massa do álcool

6. Utilizando a fórmula da densidade, determinamos a densidade do álcool;

v

md = massa do álcool/volume do picnômetro.

Você poderá calcular a densidade de outros materiais e líquidos utilizando

os procedimentos anteriores. Fica a seu critério.

Bibliografia:

WISNIEWSKI, G. Utilização de materiais de baixo custo (MBC) no ensino de

química conjugados aos recursos locais disponíveis. Dissertação de Mestrado,

UFSC, 1990.

23

5.1.6 Recursos

Quadro de giz, TV-multimídia, laboratório ou sala de aula, balança, mineral

irregular; água e álcool; balança; proveta de 500 ml; picnômetro; pipeta.

5.1.7 Sugestão de leitura e vídeo para o professor

O retorno de Arquimedes a Alexandria onde recebe um desafio do rei Hiero

para descobrir se sua nova coroa era de ouro maciço ou não, pois desconfiava ter

sido enganado pelo ourives. Arquimedes assim o fez, descobrindo a densidade.

Os Inventores : Arquimedes e os Gregos. Produção de Centre National de La Cinematographie. Realização de Emorbita.net. Roteiro: Jean Barbaud, Claude Lambert e Philippe Bouchet. Música: Michel Legrand , Lisbet Gillan e Albert Barillé. França. 1994 (9m58’’), som., cor. Disponível em: <http://www.youtube.com/watch?v=94QQhhA9bpQ>. Acesso em: 29 out. 2014.

Arquimedes. Produção de Centre National de La Cinematographie. Realização de Emorbita.net. Roteiro: Jean Barbaud, Claude Lambert e Philippe Bouchet. Música: Michel Legrand , Lisbet Gillan e Albert Barillé. França.1994 (6m46’’), som., cor. Disponível em: <http://www.youtube.com/watch?v=94QQhhA9bpQ>. Acesso em: 29 out. 2014.

5.1.8 Sugestão de atividades

5.1.8.1 Sugestão 1 - Para compreender os princípios de Arquimedes

Material :

o Dois frascos iguais, grandes, de boca larga e transparentes (vidros de

maionese);

o Uma folha de papel sulfite;

o Régua;

o Caneta esferográfica;

o Tesoura;

24

o Esparadrapo ou fita adesiva;

o Uma pedra que passe pela boca dos frascos;

o Água;

Preparação do material:

1º passo:

Desenhe à tinta no papel duas réguas, marcando centímetros e meio

centímetro. A altura de cada régua desenhada deve corresponder à altura da

lateral reta dos frascos.

2º passo:

Recorte as réguas com a tesoura e pregue uma em cada frasco, com fita

adesiva ou esparadrapo. Posicione as réguas de forma que o início da numeração

fique junto ao fundo do frasco.

Procedimento:

1. Coloque os dois frascos um ao lado do outro, com as réguas voltadas para

o observador.

2. Coloque água nos frascos até aproximadamente a metade da altura. A

quantidade de água deve ser igual nos dois frascos. Certifique-se de que a

água alcança a mesma marcada régua nos dois frascos.

3. Coloque a pedra em um dos frascos. Observe o que acontece.

Observação:

No frasco em que foi colocada a pedra, houve um deslocamento de água.

A água alcança uma marca mais alta na régua.

25

Conclusão:

Um corpo mergulhado na água desloca um volume de água igual ao volume

do corpo mergulhado. Segundo o princípio de Arquimedes, todo corpo mergulhado

num líquido recebe um empuxo de baixo para cima. A força desse empuxo é igual

ao peso do volume de líquido deslocado.

Na experiência que realizamos, não sabemos qual foi o volume de água

deslocado, porque usamos a régua de centímetros para medir apenas a altura da

água.

Se puder repita a experiência usando vidros de medida, com uma escala

gravada, que permita medir o volume de líquidos em mililitros. Com esses vidros

você saberá qual foi o volume de água deslocada pela pedra. Se a pedra deslocou

50 ml, ela sofreu um empuxo de baixo para cima igual ao peso dos 50 ml de água

que ela deslocou.

Bibliografia:

BARROS, Carlos. Trabalhando com experiências, subsídios para um ensino

dinâmico de Ciências. Coleção na sala de aula. Editora Ática, São Paulo, 1990.

5.1.8.2 Sugestão 2 – Observe como um ovo pode boiar, afunda ou ficar no meio

de um copo com água

Material necessário:

o Três ovos de galinha;

o Três frascos grandes (vazios) de maionese (de 1000g) ou vasilhas

plásticas para volume semelhante de água;

o Um lápis ou um espeto de madeira;

o Sal;

o Água.

26

Procedimento:

1. Coloque a água em um dos frascos, sem encher completamente, e ponha

um ovo dentro da água. Observe o que acontece.

2. Coloque água em outro frasco e adicione um pouco de sal. Mexa bem.

Coloque um ovo na água e observe. Continue colocando sal e mexendo

com cuidado até o ovo boiar.

3. Coloque água no terceiro frasco e coloque um ovo na água. Vá

adicionando sal bem devagar até que o ovo fique parado a meio caminho

entre o fundo do copo e a superfície da água.

Observações:

1. No primeiro copo, o ovo fica pousado no fundo.

2. No segundo copo, com muito sal na água, o ovo boia.

3. No terceiro copo, a dosagem de sal foi feita de forma que o ovo ficou entre

o fundo e a superfície.

Conclusões:

1. O ovo colocado na água sofre um empuxo de baixo para cima igual ao peso do

volume de água que ele desloca, mas esse empuxo não é suficiente para

elevá-lo do fundo do frasco.

2. A água salgada do segundo frasco é mais pesada do que a água sem sal. O

empuxo sobre o ovo é igual ao peso do volume de água salgada deslocada

pelo ovo e é suficiente para empurrar o ovo para cima e fazê-lo boiar.

3. No terceiro frasco, o empuxo corresponde ao peso do volume de água com

menos sal do que no caso anterior e empurra o ovo apenas até o meio do

caminho entre o fundo e a superfície.

Bibliografia:

BARROS, Carlos. Trabalhando com experiências, subsídios para um ensino

dinâmico de Ciências. Coleção na sala de aula. Editora Ática, São Paulo, 1990.

27

5.1.8.3 Sugestão 3 – Princípio de Arquimedes

Objetivo:

Mostrar que um corpo mergulhado num fluído sofre uma força de baixo

para cima chamada empuxo, relacionando com o experimento de Arquimedes no

desafio da coroa.

Material:

o Balança de experiência (modelo no anexo I);

o Limalhas grossas de ferro;

o Cano plástico de 2,5 cm (3/4 pol.);

o Cano de plástico de 2,5 cm (1/2pol.);

o Arame de 7 cm e ø 1,5 mm – 2 mm;

o Duas latas;

o Copo com água;

o Seringa;

o Borracha escolar;

o Caixa para apoiar a balança (caixa de sapato);

o Cola;

o Calços, se necessário;

o Caixa de clipes (pesos);

o Papel e lixa se necessário.

Construção:

Figura 7 - Material para o experimento: Princípio de Arquimedes Fonte: Livro Experiências de Física ao alcance de todas as escolas. Ir. Santos .Arribas

1. Corte duas latas do tamanho da seção dos canos e cole-as no fundo dos

mesmos, como se fossem tampas;

28

2. Com o arame dê a forma de gancho, como indica a figura 7- A;

3. Coloque as limalhas no cano mais fino até a metade e tampe a parte

superior com uma borracha, depois de ter segurado nela o gancho, como

indica a figura 7- B;

4. Observe se o cano fino entra sem folga no cano grosso. Em caso de folga,

encape-o com uma ou duas voltas de papel;

5. Em caso de entrar muito apertado, passe um pouco de lixa no cano fino.

Procedimento:

1. Faça os alunos observarem que a cavidade do cano grosso tem o mesmo

volume que o cano fino;

2. Coloque num dos pratos da balança o cano grosso e pendure o cano

pequeno no gancho do mesmo prato, como indica a figura 7- C;

3. Estabeleça o equilíbrio, colocando pesos (clipes) no outro prato;

4. Coloque um copo com água de modo que o cano suspenso fique

completamente mergulhado, cuidando para que o mesmo não encoste nas

paredes do copo (se necessário, use calços);

5. O que aconteceu com a balança? O corpo mergulhado recebeu uma força

vertical para cima (primeira parte do Princípio de Arquimedes);

6. Para medir o valor desta força (empuxo), coloque, com a seringa, água no

cano oco até estabelecer de novo o equilíbrio (cuide para não derrubar

água no prato da balança);

7. Faça os alunos observarem quanta água tem o cano grosso;

8. Sabendo que o volume interno do cano grosso coincide com o volume de

água deslocada pelo cano fino ao ser introduzido, estimule os alunos a

tirarem a conclusão (segunda parte do Princípio de Arquimedes).

Bibliografia:

ARRIBAS, Santos Diez. Experiências de física ao alcance de todas as escolas. 1ª

ed. FAE. Rio de Janeiro, 1988.

29

5.1.8.4 Sugestão 4 – Distinguindo diferentes materiais através da densidade

Referencial teórico:

Nesta propriedade específica trabalha-se com a composição da matéria

que nos permitirá através dos valores da densidade determinarmos a qualidade

de alguns produtos que consumimos, desde a qualidade do leite até o álcool

combustível que consumimos, pois quando adulterados a densidade é

modificada.


o Proveta de 200 mL

o Água

o Uma pequena peça de material plástico

o Xarope de groselha

o Um pedaço de metal (prego, parafuso ou porca)

o Um pedaço de isopor ou cortiça

o Óleo de soja

o Uma uva (de preferência uva Itália)

Procedimentos:

Complete uma proveta com ¼ de altura de groselha, adicione o mesmo

volume de óleo de soja e a seguir acrescente lentamente o mesmo volume de

água. Em seguida adicione, nessa sequência, os seguintes objetos: um pedaço

de metal, uma uva, uma pequena peça de material plástico, um pedaço de isopor

ou cortiça.

Monte uma tabela sobre a densidade onde você colocará o volume e a

massa dos materiais apresentados. Lembre-se que o volume é uma grandeza

correspondente ao espaço que a matéria ocupa. No caso de sólidos regulares, o

volume pode ser calculado a partir da medida das dimensões, considerando-se as

relações geométricas e que 1 cm³ corresponde a 1mL. No caso de líquidos,

utilizam-se instrumentos volumétricos graduados, como uma proveta. Para o caso

30

de sólidos irregulares, é possível determinar o volume pelo método de

deslocamento de volume de um líquido, geralmente água.

Desenhe os materiais e as sua disposição na proveta.

Será que se adicionarmos os materiais em ordem diferente à disposição

será outra? Justifique.

Bibliografia:

SANTOS, W.; MÓL, G. Química cidadã: Materiais, Substâncias, Constituintes,

Química Ambiental e suas implicações sociais. São Paulo: Nova Geração, 2010.

171 p. (Coleção química para a nova geração).

5.2 REAÇÃO QUÍMICA: UMA PROPRIEDADE QUÍMICA DA MATÉRIA

5.2.1 Introdução

Hoje e sempre ocorrem transformações da matéria na natureza o que

acaba passando despercebido pela ausência de conhecimento dos fenômenos.

Estas reações químicas ocorrem a partir da combinação das substâncias e de

elementos químicos isolados, e que acabam apresentando novas propriedades.

Isto é o que deixamos de observar, a formação de outra substância com

propriedades diferentes das anteriores.

Esperamos que o educando tenha um olhar científico para estes

fenômenos químicos que ocorrem em nosso meio.

5.2.2 Objetivo Geral

Propiciar ao educando uma visão diferenciada, próxima da científica, diante

dos fenômenos químicos que presenciamos no dia a dia.

5.2.3 Objetivos Específicos

Identificar uma propriedade química da matéria;

Saber distinguir os tipos de reações químicas do cotidiano;

Prever a ocorrência de reações químicas.

31


Constantemente nos deparamos com reações químicas, fenômenos em

que duas ou mais substâncias reagem entre si dando origem a outras substâncias

diferentes (devido ao reagrupamento dos átomos). Tais transformações

caracterizam uma propriedade química da matéria. Por exemplo: na liberação de

energia na queima do carvão (calor, luz e explosão); na efervescência de

comprimido antiácido na água, liberando gases; nas mudanças de cor que

podemos observar numa grade de ferro enferrujando; e na formação de um

precipitado (aparecimento de um sólido) quando adicionamos nitrato de chumbo

em uma solução contendo iodeto de potássio (forma-se um precipitado amarelo,

iodeto de chumbo).

Quando observamos a ferrugem no ferro, um ovo fritando, uma madeira em

combustão formando o carvão, estamos diante de fatos que acontecem no dia a

dia e muitos outros que são simplesmente vistos e não entendidos como

fenômenos químicos.

As reações químicas são representadas por equações (a forma como

escrevemos a reação), onde aparecem no primeiro membro os reagentes e, no

segundo membro, os produtos. Na equação encontramos o índice e o coeficiente.

Veja a equação química que representa a reação do metano (CH4) com o

Oxigênio (O2).

Reagentes Produtos

1CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O + calor

coeficiente índice

1º membro 2º membro

Observando a equação acima se tem o Índice, que é o número escrito à

direita; mais abaixo da fórmula, há o número de átomos do elemento na molécula,

32

que afetará somente a quantidade de elemento químico. O coeficiente é o número

colocado na frente da fórmula, indicando o número de moléculas. Afeta todos os

elementos da fórmula. Multiplica todos. Desta forma escrevemos as reações

químicas.

Encontramos vários tipos de reações químicas em nosso meio, mas

destacamos somente quatro para aprimorar nosso entendimento a respeito das

mesmas (reações), são elas:

1. Síntese: quando duas ou mais substâncias reagem, surgindo uma só.

Por exemplo:

Mg + ½ O2 Δ MgO queima do magnésio

2H2 + O2 2H2O Síntese da água

A + B AB

2. Análise ou decomposição: quando uma substância se divide em duas

ou mais. Estas reações podem ocorrer na forma de pirólise, fotólise e

eletrólise. Por exemplo, citamos:

a. Pirólise: decomposição pelo calor (Δ).

CaCO3(s) Δ CaO(s) + CO2(g)

AB A + B

b. Fotólise: decomposição pela luz.

H2O2(l) luz H2O(l) + ½ O(g)

c. Eletrólise: decomposição pela eletricidade.

H2O(l) eletricidade H2(g) + ½ O2(g)

33

3. Reações de deslocamento: quando uma substância simples se

combina com uma substância composta, formando outra substância

simples e outra composta. Por exemplo:

CuSO4 + Zn ZnSO4 + Cu

AB + C cb + a

4. Reações de dupla troca: quando ocorre uma troca entre duas

substâncias compostas que se combinam, formando duas outras

substâncias compostas. Por exemplo:

AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3

Precipitado branco

Ab + CD AD + CB

Com as reações químicas, os fenômenos observados se justificam pelas

afinidades químicas oferecendo tendências a reagir ou não. Mais adiante há a

atividade: Reação de síntese e análise ou decomposição, afirmando a

transformação da matéria e deixando em destaque a transformação química

como propriedade da matéria. Um pré-requisito para iniciação a Ciências.


As aulas teóricas e práticas serão dialogadas com o uso do quadro de giz e

recursos de vídeo na TV-multimídia. Dando continuidade ao tema proposto,

faremos o experimento para conclusão do tema apresentado. Durante a

discussão ocorrerá a interação do educando, com a turma e o com o professor.

As aulas terão seu planejamento no Diagrama V, observe abaixo.

34

Figura 8 - Diagrama V, sobre Reações Químicas Fonte: elaborado pela autora, adaptado de MOREIRA, 2007

Ao iniciarmos a aula o questionamento deverá ser significativo para o

educando. Sobre o tema Reação Química, visando retratar uma propriedade

química, diferenciando-a da propriedade física, perguntamos: será que ocorre

fenômeno químico quando colocamos uma pastilha efervescente de vitamina C

num copo com água?

No momento de interação averiguam-se os conhecimentos prévios dos

educandos (os subsunçores) para interagir com a turma, fazendo uso do quadro

de giz e dialogando com eles. Trabalha-se a introdução do conteúdo de momento

teórico, finalizando a aula com um vídeo ou pesquisa. Partindo da orientação

teórica, inicia-se a atividade experimental. Neste instante serão observadas as

habilidades e o comportamento do educando diante das dificuldades ou não para

o desenvolvimento e conclusão do experimento. As atividades serão

35

desenvolvidas em equipes e ao final serão avaliados mediante apresentação do

mapa conceitual. O professsor irá avaliar se houve ou não inserções do

conhecimento.

5.2.6 Atividades

5.2.6.1 Atividade 1- Reações Químicas

Objetivo: Identificar uma reação química por meio da observação visual.

Referencial teórico:

Reações químicas são fenômenos em que duas ou mais substâncias

reagem entre si dando origem a outras substâncias diferentes, devido a um

reagrupamento dos átomos. As reações químicas são representadas por

equações, onde aparecem no primeiro membro os reagentes e, no segundo

membro, os produtos.

Ex: queima do metano

1 CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O + calor

Parte experimental:

Reação de síntese

É uma reação que ocorre quando duas ou mais substâncias reagem,

surgindo uma só.

Material:

o Raspas de magnésio;

o Bico de Busen e/ou lamparina;

o Pinça tenaz (metálica);

36

Procedimentos:

1- Corte um pedaço pequeno da raspa de Magnésio.

2- Fixe esta raspa na ponta da pinça tenaz;

3- Coloque este conjunto na chama do bico de Busen e/ou lamparina.

Observe e anote. Repita 2 vezes este procedimento com a maior

atenção possível.

Com base na sua observação e anotação do fenômeno presenciado

responda as questões abaixo:

a) Qual é o nome da substância branca que resulta da reação de

queima do magnésio?

Resposta: MgO

b) Equação da reação:

Mg + ½ O2 MgO

c) Com base na resposta anterior, escreva a reação de síntese da

água.

2H2 + O2 2H2O

Reação de Análise ou Decomposição

É a reação que ocorre quando uma substância se divide em duas ou mais

substâncias.

Material:

o Bicarbonato de amônio (sal amoníaco);

o Conexão em U com rolha (cortiça ou borracha);

o Dois Tubos de ensaio;

o Lamparina;

o Espátula;

o Suporte universal;

o Garra com mufa;

o Fenolftaleína.

37

Procedimentos:

1- Coloque uma ponta de espátula do bicarbonato de amônia no interior

do tubo nº1;

2- Feche este tubo de ensaio com a conexão em U;

3- Fixe este conjunto na garra e prenda no suporte universal;

4- Com cuidado acenda a lamparina e aos poucos vá aquecendo o tubo

de ensaio que contém o bicarbonato;

5- O tubo de ensaio nº2, com 2/3 de água com duas gotas de fenolftaleína,

deve ser colocado na outra haste do tubo em U, onde borbulha uma

substância gasosa. Observe e anote. Caso ainda tenha substância no

tubo nº1, continue aquecendo intermitentemente até a reação chegar ao

final. Observe e anote.

Observação:

Quando a reação estiver sendo finalizada, retire da conexão o tubo nº2,

pois a água fria pode voltar ao tubo nº1 por refluxo provocando um acidente.

Com base nas observações e anotações responda:

a) Qual é a fórmula da substância utilizada na experiência?

NH4HCO3

b) Na decomposição da substância ocorre a formação de uma substância

gasosa de cheiro irritante. Qual é a fórmula da substância?

NH3, gás amônio

c) Com base nas respostas anteriores escreva a reação de decomposição da

substância bicarbonato de amônia (NH4HCO3).

Reação: NH4HCO3 Δ NH3 + H2O + CO2

Bibliografia:

FELTRE, Ricardo. Química: Química Geral. 6. ed. São Paulo: Moderna,

2004.

38

5.2.7 Recursos

Quadro de giz, TV-multimídia, tubos de ensaio, tubo em U, rolhas,

fenolftaleína, bicarbonato de amônia, água, Lamparina; Espátula; Suporte

universal; Garra com mufa.


Artigo:

GUIMARÃES, C. C. Experimentação no Ensino de Química: Caminhos e

Descaminhos Rumo à aprendizagem Significativa. Química Nova na Escola:

Experimentação no Ensino de Química, ?, v. 31, n. 3, p.198-202, ago. 2009.

Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc31_3/08-RSA-4107.pdf>.

Vídeo:

Fenômenos físicos e químicos. Com 1min e 7’’ de duração. CJT Mídia .

Disponível em:

http://br.ask.com/youtube?q=exemplos+de+fenomenos+quimicos&v=_lX2Z5TeFK

8&qsrc=472.


5.2.9.1 Atividade 1 - A corrosão de metais

A tecnologia moderna é muito dependente de metais. Eles são utilizados

na construção civil, na fabricação de panelas, caldeiras, fornos, motores e

veículos, bem como na fabricação de fios condutores elétricos, de resistências

elétricas, entre outras inúmeras aplicações.

Muitos metais sofrem oxidação e quando isso acontece podem ficar

corroídos, perdendo suas características. Por exemplo, todos os anos toneladas

de peças de ferro oxidado devem ser substituídas. A corrosão de metais

representa grandes prejuízos econômicos, desperdício de minérios, de energia e

de trabalho humano.

39

Para minimizar esses problemas, os cientistas estudam permanentemente

a oxidação dos metais, procurando compreender como ela ocorre e como é

possível evitá-la. Uma das etapas desse estudo é observar quais fatores

influenciam as reações de oxidação. O experimento a seguir exemplifica essa

observação.

Material:

o Quatro frascos de vidro transparentes;

o Quatro pregos de aço novos e lixados;

o Azeite;

o Sal de cozinha;

o Água de torneira;

o Água destilada fervida;

o Etiquetas adesivas.

Procedimento:

1- Etiquete os frascos e nomeie-os de I a IV; introduza em prego em cada

frasco. Tome cuidado para não se ferir com a ponta do prego.

2- No frasco II, adicione água de torneira;

3- No frasco III, adicione água destilada fervida (a fervura serve para

minimizar a quantidade de ar dissolvido na água destilada); em seguida,

adicione um pouco de azeite para impedir o contato da água com o ar.

4- No frasco IV adicione água de torneira e sal;

5- Deixe os frascos em repouso durante uma semana.

I Ar Pouca ferrugem

II Água de torneira Muita ferrugem

III Água destilada fervida e azeite Pouca ferrugem

IV Água de torneira e sal Mais ferrugem que em II

Pelo resultado do experimento, o aluno poderá constatar que o sal e a

água favorecem a formação da ferrugem, enquanto o azeite dificulta essa reação

(por impedir que o oxigênio do ar se dissolva na água). O papel do sal e da água

40

é facilitar a troca de elétrons entre o oxigênio e o ferro, mas essa explicação não

faz parte dos objetivos didáticos desta atividade.

Ao elaborar o diagrama V, o professor terá como foco o fenômeno químico

da ferrugem. A pergunta norteadora deste conteúdo é: Qual é o segredo das

embarcações marítimas para evitar a ferrugem?

Bibliografia:

SHIMABUKURO, Vanessa et al. Projeto Araribá: Ciências. 3. ed. São

Paulo: Moderna, 2010. 53 p.

5.2.9.2 Atividade 2 - Energia nas reações químicas

Objetivo: Demonstrar que uma reação química pode gerar energia.

Material:

o Tubo de ensaio;

o Pedaços de zinco;

o Água destilada;

o Solução de ácido sulfúrico diluído;

o Estante ou suporte para o tubo de ensaio.

Observação: para diluir o ácido, colocar primeiro a água e, sobre ela,

colocar lentamente o ácido, de preferência com o auxílio do bastão de vidro.

Procedimento:

1- Colocar os pedaços de zinco dentro de um tubo de ensaio;

2- Juntar um pouco de água destilada;

3- Aos poucos, pingar algumas gotas de ácido sulfúrico. Esse procedimento

deve ser feito com o tubo de ensaio sobre a prateleira.

4- Observe o que acontece e toque a parede do tubo de ensaio.

41

Ao elaborar o diagrama V, você professor terá como foco o fenômeno

químico. A pergunta norteadora deste conteúdo é: qual é a evidência da reação

química?

Bibliografia:

GOWDAK, D.; MARTINS, E. Química e Física. São Paulo: FTD, 2012. 320 p.

(Ciências Novo Pensar).

5.3 INVENÇÕES DE GALILEU GALILEI

5.3.1 Introdução

Ao estudarmos o Sistema Solar nos deparamos com momentos históricos

que retratavam a influência da Igreja sobre as pesquisas científicas. Um dos

personagens desta história é Galileu Galilei nascido na cidade de Pisa na Itália,

em 15 de fevereiro de1564 e faleceu em 8 de janeiro de 1642 aos 78 anos de

idade. Grande astrônomo, filósofo, físico e matemática e defensor da Teoria

Heliocêntrica que descreve o sol como o centro do universo, afirmação

considerada herética pelo Tribunal do Santo Ofício, o que na época (1616) lhe

custou à prisão domiciliar.

Um grande inventor e observador que nos deixou instrumentos de trabalho

aplicados ainda hoje. Criador da balança hidrostática, de um compasso

geométrico (para medir ângulos e áreas), do termoscópio e do pêndulo (precursor

do relógio de pêndulo). Foi dedicado ao estudo da matemática aplicada à

Astronomia e à Física.

Apresentaremos uma das ferramentas criadas por Galileu Galilei que

contribuíram para o desenvolvimento da Ciência, o Pêndulo Simples.


Perceber a importância do experimento como meio para descobrir as

regularidades da natureza.

42


Montar e manipular uma das ferramentas criadas por Galileu Galilei que

abriram os horizontes da Ciência;

Evidenciar, por experimentação, a utilidade das ferramentas para o

desenvolvimento tecnológico.


“A matemática parece ser a linguagem com que Deus escreveu o

universo”.

Galileu Galilei

Na época, a investigação maior era entender o comportamento da natureza

diante da regularidade dos fenômenos naturais. Compreendendo o presente e

fazendo previsões. A experimentação e a matematização eram e são traços

fundamentais para a investigação científica. Exímio matemático Galileu realizou

muitos experimentos em casa onde mantinha uma oficina para produção de

instrumentos militares e científicos, o que o diferenciava de outros cientistas.

Com o auxílio de instrumentos criados por ele, foi possível medir o tempo,

visualizar objetos à distância, medir quantidade de calor, medir altura de torres e

mirar alvos com canhão.

Destacaremos neste momento o pêndulo simples.

O Pêndulo Simples

A descoberta da Lei dos Pêndulos teve sua origem quando Galileu assistia

à missa na Catedral de Pisa, em 1581. Onde observava o período de oscilações

de um candelabro comparando-as com a própria pulsação, não importava se as

oscilações eram rápidas ou lentas, pois observava o período da oscilação (ida e

volta do pêndulo6).

_______________ 6 É um corpo suspenso por um fio, afastado da posição de equilíbrio sobre a linha vertical, que passa pelo ponto de suspensão, e abandonado, oscila. http://coral.ufsm.br/gef/MHS/mhs05.pdf .

43

Este momento descrito por Bassalo,

“estimulado ou não por essa observação, o fato é que Galileu realizou experiências com pêndulos de diversos comprimentos de corda e diferentes pesos. Nelas, percebeu que as oscilações desses pêndulos, embora de amplitudes (ângulo entre o fio na posição vertical e na da distância máxima alcançada na oscilação) diferentes, sempre levam o mesmo tempo na oscilação completa (ida e volta), conforme comunicou ao marquês italiano Guidobaldo del Monte (1545-1607), em carta que escreveu no dia 29 de novembro de 1602, segundo seus biógrafos: Stillman Drake (Galileu, Publicações Dom Quixote, 1981) e Cortes Pla (Galileo Galilei, Espasa-Calpe Argentina, S. A., 1946)”.

Figura 9 - Pêndulo Simples Fonte: elaborada pela autora

Um pêndulo simples é equivalente a um oscilador linear, seu movimento

representa na física um Movimento harmônico simples ( MHS). Observando a

figura acima, vê-se que o movimento de um pêndulo envolve uma grandeza que

representa o intervalo de tempo de ida e volta do objeto ao percorrer o trajeto, é o

período (T). A frequência (f) derivada dessa grandeza, numericamente igual ao

inverso do período (f = 1 / T), caracterizando o número de vezes (ciclos) que o

objeto percorre a trajetória pendular num intervalo de tempo específico. Hertz é a

unidade de frequência pelo SI. (equivale um ciclo por segundo, 1/s).

O período T, é o tempo ida e volta do pêndulo (o ângulo θ descrito pelo

pêndulo da posição de repouso até sua amplitude máxima deverá ser menor que

10º) , neste movimento atuam duas forças na massa presa ao pêndulo, a tensão

na corda e seu peso mg, onde g é a gravidade. Observe a figura na página

seguinte.

44

Figura 10 - Ângulo, tensão e peso de um pêndulo Fonte: elaborado pela autora

Abaixo algumas das expressões matemáticas utilizadas por Galileu no

desenvolvimento do pêndulo simples:

gLT .2

2

2.4

T

Lg

Cálculo do Período Cálculo da Gravidade

ocomprimentL

gravidadeg

períodoT

Observação: lembre-se que g= aceleração da gravidade e para validar o cálculo

usa-se a fórmula do erro, informa-se VT, valor tabelado (para o cálculo da

aceleração da gravidade teremos sempre 9,78 m/s²) e VE, valor esperado. Nesta

fórmula o falor em percentual deverá ser menor de 5 %, para aceitação.

100% xVT

VEVTE

Fórmula do Erro

45

A aplicação do pêndulo no relógio surgiu da mente científica e criativa de

Galileu na medição do tempo, num breve momento de reflexão que conforme

Riley, 2010:

“por algum tempo, estive considerando como o pêndulo poderia ser adaptado para melhorar o funcionamento dos relógios. Porém, embora seja verdade que o tempo da oscilação de um pêndulo permaneça constante, o tamanho do arco que ele faz se torna cada vez menor até parar. Com isso em mente, voltei meus pensamentos para as maneiras de manter o pêndulo em movimento. Com certeza precisa existir algo que forneça a energia para empurrar o pêndulo. Isso, eu acredito, pode ser feito pela união de uma roda dentada a ele. O topo do pêndulo teria duas longas saliências, que podem encaixar e desencaixar com os dentes da roda dentada conforme ele balança. Quando as saliências encaixam, o peso cai e a roda dentada gira, como se o pêndulo tivesse recebido um pequeno empurrão. Isso quer dizer que é possível manter o pêndulo balançando regularmente durante muito tempo. Esse tempo pode ser medido, por exemplo, ao ligar outras rodas dentadas a esse mecanismo de movimento, para fazer girar os ponteiros de um relógio. Infelizmente, estou muito velho e cego para criar um modelo, que fun- cione, da minha última invenção, mas, após ouvir o descrevi, o meu assistente Vincenzo fez um desenho útil”.


As aulas teóricas e práticas serão dialogadas com o uso do quadro de giz e

recursos de vídeo na TV-multimídia. Durante as aulas teóricas abordaremos os

estudos realizados por Galileu Galilei, destacando-se também as invenções por

ele realizadas. Em equipes ocorrerá a leitura de artigos que falem sobre a

biografia de Galileu e realização de alguns exercícios em sala de aula após

assistirem também ao vídeo sobre as invenções. Dando continuidade ao tema

proposto, faremos o experimento usando o Pêndulo Simples: calcular a gravidade

para conclusão do tema apresentado. Durante a discussão ocorrerá à interação

do educando, com a turma e o com o professor. As aulas terão seu planejamento

no Diagrama V, observe na página seguinte.

46

Figura 11 - Diagrama V, Pêndulo Simples Fonte: elaborado pela autora, adaptado de MOREIRA, 2007


experimento focado no pêndulo simples. No momento seguinte a atividade

experimental os educandos registraram através de mapas conceituais a

assimilação do conteúdo trabalhado.

5.3.6 Atividades

5.3.6.1 Atividade 1 – Descobrindo a aceleração da gravidade com o uso do

pêndulo simples

Objetivos:

47

Descrever o que ocorre quando o pêndulo é deslocado de sua posição de

equilíbrio e então solto;

Medir o tempo médio de uma oscilação completa;

Medir o período de oscilação do pêndulo com diferentes e pequenas

amplitudes

Material:

o Uma sapata;

o Um perfil universal;

o Um pêndulo prumo;

o Um cronômetro ou relógio de

pulso;

o Uma régua.

Figura 12 - Pêndulo Simples, ângulo 10º Fonte: elaborado pela autora

Montagem:

Fixe o perfil universal na sapata redonda e prenda a haste do pêndulo na

ranhura superior do perfil universal, o mais alto possível.

Ajuste o comprimento para um metro.

Procedimento:

1. Desloque o pêndulo da posição de equilíbrio para uma amplitude de 10cm

e abandone-o.

Observe e escreva o que acontece.

2. Usando o cronômetro, meça o tempo que o pêndulo leva para uma

oscilação completa. Repita seis vezes estas medidas e anote-as.

3. Você encontrou nas seis vezes o mesmo valor?

4. Agora, meça o tempo que o pêndulo leva para oscilar 20 vezes. Você

obtém o tempo médio de uma oscilação completa, chamada período e

representada por (T ), efetuando o cálculo:

48

5. Qual é o período médio encontrado?

6. Desloque o pêndulo 1m, 0,90m, 0,80m, 0,70m, 0,60m, 0,50m, 0,40m, 0,30

m da posição de equilíbrio, solte-o e para cada caso anote o tempo gasto

em 5 oscilações completas (10 oscilações, quando vai conta uma e quando

retorna conta outra, que resultarão em 5 completas).

Preencha a tabela abaixo com os dados obtidos:

L (m) Tempo de 10 oscilações T(s) T² (s²) g (m/s²)

1,00 20,19 20,19 20,15 2,017 4,068 9,694788

0,90 19,06 18,94 18,96 1,898 3,602 9,854125

0,80 18,37 18,27 18,10 1,824 3,356 9,486085

0,70 16,91 16,80 16,74 1,681 2,825 9,772346

0,60 15,49 15,84 15,71 1,568 2,458 9,626948

0,50 14,36 14,38 14,28 1,434 2,056 9,391050

0,40 12,91 12,83 12,81 1,285 1,651 9,555033

0,30 11,36 11,22 11,21 1,126 1,267 9,338216

9,61

Obtenha a média de oscilações e Divida

por 10 (oscilações)

Verificando com a fórmula do

erro

E % = 9,78 – 9,61 x100 = 1,73

9,78

Menor que

5%

49

5.3.7 Recursos

Sala de aula ou laboratório, quadro de giz, TV-multimídia, calculadora e os

equipamentos: uma sapata; um perfil universal; um pêndulo prumo; um

cronômetro ou relógio de pulso e uma régua.


Artigos:

BASSALO, J. M. As Leis do Pêndulo, as da Queda Livre e a Composição de Velocidades de Galileu. Seara da Ciência, curiosidades da Física. Disponível em : <http://www.seara.ufc.br/folclore/folclore108.htm> FERREIRA, R. B. Galileu e a sua importância epistemológica. Spectrum, ?, p.162-167, 2004. Disponível em: <http://www.ipv.pt/millenium/Millenium29/23.pdf>. Acesso em: 23 nov. 2014.

NEVES, M. C. D. et al. Galileu fez o experimento do plano inclinado? Revista Electrónica de Enseñanza de Las Ciencia, ? Espanha, v. 7, n. 1, p.226-242, 2008. Disponível em: <http://reec.uvigo.es/volumenes/volumen7/ART11_Vol7_N1.pdf>.

Vídeos:

Movimento do Pêndulo. Criado por Rurik em 19 de abril de 2011. Destaca o

movimento de ida e volta de um pêndulo, deixa em evidencia : período, ângulo e

peso.Disponível em: .

<http://pt.wikipedia.org/wiki/Equa%C3%A7%C3%A3o_do_p%C3%AAndulo#media

viewer/File:PenduloTmg.gif >

Oscilação do Pêndulo Simples. Nesta animação da wikipedia fica em destaque

apenas a oscilação. Disponível em:

<http://pt.wikipedia.org/wiki/Movimento_harm%C3%B4nico_simples#mediaviewer/

File:Simple_Pendulum_Oscillator.gif >

Momentos de Galileo em Pisa e em Roma. Relatando visões diferentes de

Aristóteles e algumas ferramentas por ele desenvolvidas.

50

GALILEO. Direção de Richard Richi. Produção de Richard Richi e Jared F. Brown.

Realização de Seldon O. Young e K. Douglas Martin. Roteiro: Brian Nissen.

Música: David Waters. 2012. (2737 min.), son., color. Disponível em:

<https://www.youtube.com/watch?v=WT_gt69bwTk&list=UUc0VTs_5AX06_zDOz

K5SMHg>.


Atividade 1 Relógio de água para investigar um movimento

Objetivo: usar um “relógio de água” para investigar o movimento


o Mesa totalmente plana e com quatro pés (ela será usada como um

plano inclinado);

o Calços para elevar um pouco dois dos pés da mesa;

o Bolinhas de diferentes massas, perfeitamente esféricas e maciças

(podem ser de tamanhos diferentes);

o Frascos para coletar a água sob a bureta;

o Jarra com água e fita adesiva.

Procedimento:

1. Façam um plano inclinado calçando dois pés de uma das mesas.

Uma inclinação de cerca de 3 graus em relação à horizontal já é

o suficiente. As bolinhas iram rolar por este plano inclinado.

2. Grudem dois pedaços de fita adesiva na mesa (partida e

chegada). O lado mais alto será a linha de partida da bolinha e o

mais baixo, a linha de chegada.

3. Em outra mesa o(a) professor(a) montará o “relógio de água”.

4. Treinem abrir e fechar a torneira da bureta, de modo que permita

o escoamento mais rápido possível da água. A bureta é um

instrumento delicado, cuja torneira pode facilmente travar se não

for manipulada com cuidado.

5. Encham a bureta com água até o máximo possível (acima,

portanto, da indicação do “zero”). Um membro do grupo segura a

bolinha na linha de partida; outro abre a torneira para permitir a

51

maior velocidade possível de escoamento da água. Um terceiro

membro do grupo dirá “já” quando o nível da água passar pelo

zero. Nesse momento, a bolinha deve ser solta.

6. Quando a bolinha passar pela linha de chegada, será a vez de o

aluno que a soltou dizer “já”. Nesse momento, o aluno que

acompanha o nível da água fará a leitura desse nível na escala

graduada da bureta e anotará em seu caderno o valor. A

variação do nível da água durante o percurso da bolinha será

considerada um indicador do tempo gasto pelo móvel nesse

percurso.

7. Para uma mesma inclinação da mesa, deve-se medir a variação

do nível da água quando bolinhas de diferentes massas rolam

pela mesa, uma de cada vez. Comparem resultados e tirem

conclusões.

Responda:

1. O que se pode afirmar sobre a precisão desse método para medir o

tempo?

2. Será que o tempo transcorrido é diretamente proporcional à variação

do nível da água na bureta?

3. Esse “relógio de água” poderia ser aprimorado?

Bibliografia:

CANTO, E. L. do. Ciências Naturais: Aprendendo com o cotidiano. 3. ed. São

Paulo: Moderna, 2009. 328 p. Componente curricular: Ciências, obra em 4 mais

convencional.

52

5.4 ENTENDENDO A HEREDITARIEDADE HUMANA ATRAVÉS DOS

ESTUDOS DE MENDEL

5.4.1 Introdução

É uma tarefa desafiadora trabalhar Iniciação à Genética para o ensino

fundamental, porque é a concretização da química que ora o educando ainda está

estudando e se familiarizando com os elementos químicos e, de repente, ele

percebe que estes elementos estão presentes nos genes e que estes atuam

através da constituição da molécula de DNA (ácido desoxirribonucleico).

Observar caracteres que são transportados de geração em geração é tudo

muito “misterioso”, mas que aguça a curiosidade de muitos. No momento da aula,

geralmente a primeira de genética, os educandos começam a observar os seus

fenótipos e os caracteres hereditários dos pais, fora isso, observam em sala de

aula a diversidade de caracteres que se apresentam nesta pequena população de

colegas de turma.

Nesta unidade trabalharemos a Primeira Lei de Mendel, Genótipo e

Fenótipo, cromossomos homólogos e não homólogos, e a constituição

cromossômica do ser humano.


Identificar na população de educandos na sala de aula caracteres

hereditários mais frequentes de acordo com a interpretação da Primeira Lei de

Mendel.


Identificar na célula animal humana o local de presença do DNA;

Diferenciar Fenótipo/Genótipo e cromossomos homólogos/ heterólogos;

Interpretar a primeira lei de Mendel realizando cruzamentos com uma única

característica genética estabelecendo relação de dominância e

recessividade;

53

Montar um cariótipo humano normal identificando o sexo.


O iniciador da Genética, Gregor Mendel, filho de camponeses, nasceu em

22 de julho de 1822 na cidade de Heizendorf. Cursou Matemática e Ciências

Naturais na Universidade de Viena. Sempre interessado pela variabilidade das

plantas, quando retornou ao Mosteiro em 1854 dedicou-se a pesquisar a planta

ervilha-de-cheiro (Pisum sativum), buscando entender o mecanismo de herança

nela envolvidos. Seus experimentos científicos deram origem às Leis da

Hereditariedade. Infelizmente seu trabalho ficou arquivado e esquecido nas

bibliotecas europeias em razão da teoria da evolução biológica de Charles

Darwin.

Filho de trabalhador rural conjugou seus conhecimentos de campo com os

universitários e começou a manipular as plantas (Pisum sativum) realizando

cruzamentos experimentais. Realizou autofertilização por gerações sucessivas

obtendo homogeneidade genética dessas linhagens puras, ou seja, sustentaram-

se nos cruzamentos as mesmas características, por exemplo: em uma

determinada linhagem pura, as plantas tinham sementes amarelas. Quando as

plantas eram autofertilizadas, novas ervilhas com sementes amarelas eram

geradas. E assim, sucessivamente por várias gerações.

Observando mais características, realizando os cruzamentos por

autofertilização, estabeleceram-se duas linhagens puras distintas, duas

variedades constantes. Uma de ervilhas com sementes amarelas e outra de

ervilhas com sementes verdes.

Mendel pesquisou esta planta envolvendo sete características similares:

cor da flor (púrpura x branca), posição da flor (axial x terminal), forma da vagem

(lisa x rugosa) e cor da vagem (verde x amarela), cor da semente (amarela x

verde), textura da semente (lisa x rugosa), altura do pé (alto x baixo).

Quando cruzava uma linhagem pura constratante para cada característica,

considerando apenas uma característica por cruzamento chamamos de

cruzamento monoíbrido, por exemplo: cor da semente ou cor da flor. A semente

54

será amarela ou verde e separadamente trabalho a cor da flor que será púrpura

ou branca.

Descrevendo o experimento inicial de Mendel, temos:

“consistia em cruzar plantas altas e anãs de linhagem pura, denominadas geração parental (P) [...] Mendel removia as anteras para não ocorrer à autofertilização e aplicava o pólen da outra variedade ao estigma, realizando a fertilização cruzada. As sementes germinaram e produziram somente plantas altas, denominadas geração filial 1 (F1). [...] essas ervilhas altas, produzidas pelo cruzamento entre duas linhagens puras diferentes, denominadas de híbridas, foram então autofertilizadas e geraram uma prole (F2) de 787 ervilhas altas e 277 de ervilhas anãs. O aparecimento da característica anã em F2 levou Mendel a algumas considerações e deduções. Se as ervilhas F1 (todas altas) geraram ervilhas anãs em F2 quando autofertilizadas, então os híbridos de F1 tinham um fator genético oculto para a característica anã, que foi encoberto pela expressão de outro fator para a característica alta. Mendel chamou o fator genético encoberto de fator recessivo e o fator expresso de dominante. [...] a altura das ervilhas e condicionada a fatores genéticos, que podem ser dominantes ou recessivos, que se separam um do outro durante a formação de gametas” (PAGNAN, 2012).

Quando Mendel averiguou a constância da proporção semelhante a 3:1 na

prole F2, concluiu que os genes existem aos pares, cada característica é

condicionada por um par de alelos. As ervilhas de geração parental carregavam

duas cópias idênticas de cada gene (dois alelos iguais) denominadas de

homozigotas e com alelos diferentes chamadas de heterozigotas.

Comprovada a relação de dominância e recessividade chega-se a Primeira

Lei de Mendel: “cada característica é determinada por dois fatores que se

separam na formação dos gametas, onde ocorrem em dose simples”. Para cada

gameta masculino ou feminino é encaminhado apenas um fator. E, por este

motivo também é conheci Ada por Lei da Segregação dos Fatores.

O fator que era transmitido, na verdade, são os genes (fragmentos de

DNA) que estão nos cromossomos. Deparamos-nos com dois tipos de

cromossomos: homólogos e heterólogos. Os cromossomos homólogos possuem

os genes alelos (mesma bagagem genética) em sua constituição. Os heterólogos

não possuem similaridades na composição e ordem de seus genes, que são

diferentes. Mas, o que vemos na espécie, a sua aparência, e a interação do

genótipo como o meio, é chamado de Fenótipo e a composição genética deste

55

fenótipo é o Genótipo que poderá transportar a característica recessiva que ora

está inibida. Não vemos o genótipo, mas sabemos da sua presença pela

característica fenotípica que a espécie apresenta através da sua descendência.

Então, diferentes genótipos podem ter o mesmo fenótipo devido à

existência da dominância e o gene recessivo só se manifesta se estiver em dose

dupla. Por exemplo, no cruzamento de ervilhas altas e anãs, ambas são puras

para determinadas características. Teremos seu genótipo AA, Aa e Aa plantas

altas e aa plantas anãs. Veja o cruzamento na página seguinte.

AA x aa P (parentais)

A a ( gametas)

Aa Aa Aa Aa F1 (geração filial 1) novo cruzamento Aa x Aa

AA Aa aA aa F2

¾ plantas altas e ¼ anãs

Em F2 encontramos ¾ de plantas altas e ¼ de plantas anãs este é o

fenótipo (proporção fenotípica em F2 é 3:1) que se apresenta, mas o genótipo

(proporção genotípica em F2 é 1:2:1) teremos ¼ AA, 2/4 Aa e ¼ aa.



experimentos focados na herança genética, quando se manifestam os caracteres

hereditários e a relação entre eles.

Casal de F1

Não apareceu planta baixa

no seu fenótipo, mas em seu

genótipo o gene para planta

anã está presente!

São indivíduos

heterozigotos

(híbridos)!

56

Visando uma melhor compreensão deste conteúdo além da atividade

experimental seguem duas sugestões para complementar o entendimento da 1ª

Lei de Mendel.

Figura 13 - Diagrama V, sobre Genética e Hereditariedade. Fonte: elaborado pela autora, adaptado de MOREIRA, 2007

5.4.6 Atividades

5.4.6.1 Atividade 1 Extração de DNA do morango.

Existem muitos protocolos para a purificação de DNA. Nem todos resultam

em um DNA com a pureza necessária para uso em biologia molecular, mas

podem servir como uma boa experiência caseira. A purificação do DNA de

morango é um protocolo simples

Objetivo: Visualizar o DNA do morango.

57

Material:

o 1 saco plástico do tipo “zip loc”;

o 2 a 3 morangos;

o Sal de cozinha;

o Detergente neutro;

o Água quente;

o Aparato filtrante (papel filtro ou gase);

o Álcool etílico gelado;

o 1 tubo de ensaio limpo (ou um pequeno frasco).

Procedimento:

1. Coloque os morangos, previamente lavados e sem as folhas no saco

plástico;

2. Esmague-os e adicione 1 colher de chá de sal de cozinha e 2 colheres

de detergente neutro;

3. Misture tudo e adicione 30 mL de água quente;

4. Misture tudo novamente e derrame o estrato em uma aparata filtrante;

5. Deixe filtrar em um recipiente (copo) e coloque um pouco da solução

filtrada em um tubo de ensaio, se tiver (até 1/6 do seu volume total);

6. Derrame devagar o álcool gelado no tubo, até a metade e mantenha o

tubo ao nível dos olhos para ver o que está acontecendo. Você deverá

ver uma massa disforme e esbranquiçada se formando na superfície do

frasco. É DNA.

Bibliografia:

KAVA-CORDEIRO, V.; SOUZA, R. L. R. de. A Genética Moderna e suas

aplicações: A TDR (Tecnologia do DNA Recombinante) e suas aplicações. In:

UFPR. Especialização em Genética Ead-UFPR. Curitiba: UFPR, 2013. Módulo

3, unidade 2, p. 1-47.

58

5.4.7 Recursos

Laboratório ou sala de aula, quadro de giz, material de laboratório,

morangos.


Artigo:

PINHO, J. D. et al. Montagem de Cariótipo Humano: Uma atividade didática

alternativa e de fácil aplicação. Genética na Escola: Materiais didáticos, São

Paulo, v. 7, n. 2, p.74-76, 2012. Disponível em:

http://geneticanaescola.com.br/wp-home/wp-content/uploads/2012/10/Genetica-

na-Escola-72-Artigo-07.pdf.

Vídeos

A vida e experimentos de Mendel são mostrados nestes três momentos.

Mostra a origem humilde de Mendel e a dedicação ao estudo da genética.

MENDEL e los guisantes.Parte 1 Produção de Centre National de La Cinematographie. Realização de Emorbita.net. Roteiro: Jean Barbaud, Claude Lambert e Philippe Bouchet. Música: Michel Legrand , Lisbet Gillan e Albert Barillé. 1994. (7min59’’), son., color. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=94QQhhA9bpQ>. MENDEL e los guisantes.Parte 2 Produção de Centre National de La Cinematographie. Realização de Emorbita.net. Roteiro: Jean Barbaud, Claude Lambert e Philippe Bouchet. Música: Michel Legrand , Lisbet Gillan e Albert Barillé. 1994. (8min), son., color. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=94QQhhA9bpQ>. MENDEL e los guisantes.Parte 3 Produção de Centre National de La Cinematographie. Realização de Emorbita.net. Roteiro: Jean Barbaud, Claude Lambert e Philippe Bouchet. Música: Michel Legrand , Lisbet Gillan e Albert Barillé. 1994. (7min45’’), son., color. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=94QQhhA9bpQ>.

59


5.4.9.1 Atividade 1 Montagem de Cariótipo

Os cromossomos humanos após algumas décadas de pesquisas

apresentam hoje estruturas bem definidas.

O cariótipo traz o conjunto de cromossomos de cada espécie, permitindo

analisar o agrupamento dos cromossomos e diagnosticá-los dentro de uma

normalidade ou anomalia.

Material:

o Tesoura;

o Régua milimétrica;

o Cola em bastão;

o Conjunto de cromossomos para recortar;

o Gabarito para colar os cromossomos.

Procedimento:

1. Localize os três pares de cromossomos de maior tamanho, que constituem

o grupo A. Oriente os cromossomos 1 e 3 com os braços que têm a faixa

cinzenta, para baixo da linha tracejada.

2. Dos cromossomos restantes, identifique os dois pares de maior tamanho,

que constituem o grupo B. São grandes poucos menores que o

cromossomo 3.

3. Localize agora os pares de cromossomos 21 e 22, que constituem o grupo

G. são os menores do conjunto. O cromossomo que apresenta faixa negra

mais larga é o 21.

4. Procure os pares de cromossomos 19 e 20, que constituem o grupo F. Eles

são um pouco maiores que os do grupo G. O cromossomo 19 apresenta

um faixa negra em torno do centrômero. O cromossomo 20 tem uma faixa

negra larga no braço ligeiramente menor (superior), e outra mais estreita

no braço ligeiramente maior.

5. Localize os pares cromossômicos 13, 14 e 15, que constituem o grupo D. O

que apresenta faixa negra mais densa, é o cromossomo 13; o que tem as

faixas um pouco mais estreitas é o 14, e o 15 apresenta faixas ainda mais

estreitas.

60

6. Identifique os pares de cromossomos 6 e 7, os primeiros do grupo C. Eles

são os maiores entre os cromossomos que restaram. O maior dos dois,

com faixas negras mais estreitas no braço menor, é o cromossomo 6.

7. Dos cromossomos restantes, descubra agora os três pares de menor

tamanho, de tipo metacêntrico. São os cromossomos 16, 17 e 18, que

constituem o grupo E. O cromossomo 18 é facilmente identificável por não

apresentar nenhuma faixa escura no braço menor. O cromossomo 16

possui, no braço menor, uma faixa negra mais longa que a apresentada

pelo 17.

8. Selecione o menor dos cromossomos restantes, identifique o cromossomo

sexual Y. não apresenta outro cromossomo homólogo (semelhante a eles),

e tem uma faixa cinzenta larga no braço maior.

9. Dos onze cromossomos restantes, identifique o cromossomo sexual X. Ele

apresenta uma faixa negra estreita no braço menor. Não apresenta

homólogo porque se trata de um cariótipo masculino.

10. Selecione dos cromossomos restantes, o par que possui três faixas negras

largas no braço curto, é o cromossomo 9. Procure agora o par que

apresenta apenas uma faixa negra larga no braço menor, trata-se do

cromossomo 12.

11. Faltam apenas três pares de cromossomos para identificar. O que

apresenta faixas negras mais largas no braço maior é o cromossomo 8.

Dos dois pares restantes, o que tem o centrômero mais deslocado para a

extremidade é o cromossomo 10.

Neste momento os educandos, reunidos em duplas, recebem a folha com

os cromossomos misturados (espalhados aleatoriamente), veja a Figura 14.

61

Figura 14 - Cariótipo Humano Fonte: J. R. Amabis e G. R. Martho

Após, identificados os pares de cromossomos, recorte e cole no modelo

abaixo, seguindo o esquema de grupos do cariótipo.

62

Figura 15 - Exercício: Montando o cariótipo Fonte: J. R. Amabis e G. R. Martho

Responda as seguintes questões:

1. O que é Cariótipo?

2. Quantos cromossomos compõem o Cariótipo Humano normal?

3. Quais as formas mais conhecidas do Cromossomo Humano?

Observação: esta atividade foi modificada para facilitar a compreensão do

educando do 9ºano.

63

Bibliografia :

AMABIS, J. R.; MARTHO, G. R.. Organizando os cromossomos humanos:

Idiograma: Propostas para desenvolver em sala de aula. In: AMABIS, J. R.;

MARTHO, G. R.. Temas de Biologia: Propostas para desenvolver em sala de

aula. São Paulo: Moderna, 1997. Cap. 4, p. 5. Disponível em:

<http://asteriociencias.blogspot.com.br/2013/08/atividade-de-genetica-cariotipo-

humano.html>.

64

REFERÊNCIAS

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Barillé. 1994. (7min45’’), son., color. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=94QQhhA9bpQ>. Acesso em: 29 out. 2014. RICHI R. GALILEO. Direção de Richard Richi. Produção de Richard Richi e Jared F. Brown. Realização de Seldon O. Young e K. Douglas Martin. Roteiro: Brian Nissen. Música: David Waters. 2012. (2737 min.), son., color. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=WT_gt69bwTk&list=UUc0VTs_5AX06_zDOzK5SMHg>.Acessado em 03 nov. 2014 RURIK. Movimento do Pêndulo. Criado por Rurik em 19 de abril de 2011. Destaca o movimento de ida e volta de um pêndulo, deixa em evidencia : período, ângulo e peso.Disponível em: . http://pt.wikipedia.org/wiki/Equa%C3%A7%C3%A3o_do_p%C3%AAndulo#mediaviewer/File:PenduloTmg.gif . Acessado em: 03 nov. 2014

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ANEXO A

BALANÇA

Objetivo:

Construir uma balança que será utilizada em experiências posteriores.

Material:

o Suporte de madeira (1,3cm x 4 cm x 2 cm);

o Duas tampas de lata iguais de ø 6 a 9 cm;

o Duas varinhas de antena de tevê (18 cm);

o Arame de cobre ou ferro doce de 1m e ø 3mm;

o Arame fino de 18 cm e ø 0,25mm – 0,50 mm;

o Gilete;

o Fita de lata de 10cm;

o Pedaço de lata de azeite (18mm x 38 mm);

o Cola para fórmica;

o Parte externa de caneta;

o Ripa de 4 cm;

o Uma caixa de clipes + 2 clipes;

o Serra de ferro;

o Tesoura de lata;

o Canivete ou faca.

Construção:

Veja as etapas de montagem na figura abaixo:

1. Faça um furo de ø 8mm no centro do suporte de madeira e introduza

verticalmente uma varinha de antena (figura 16- A, p. 70).

2. Corte um pedaço de fita de lata (0,5cm x 5,2 cm) e, a seguir, dobre-a,

conforme mostra a figura B, e cole-a na varinha de antena (figura 16- A).

3. Serre 1 cm da parte externa de uma caneta esferográfica sextavada,

divida-a em duas metades e cole-as na fita de lata (figura 16- C),

procurando que fiquem bem alinhadas.

4. Marque o centro da segunda varinha e serre até uma profundidade de 5

mm (figura 16- D-1).

5. Prepare uma ripa que entre ajustada na varinha, marque a metade da

mesma, marque a metade da mesma e introduza-a na varinha até a marca

coincidir com a vala desta (figura-16 D-2) e, a seguir, serre ambas até 7

mm no mesmo lugar da vala anterior.

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6. Desdobre a parte externa de dois clipes, dando-lhes a forma que indica a

figura 16- E; introduza a parte do clipe que não foi modificada em cada

extremo da segunda varinha (figura 16- D-3).

7. Corte uma gilete em sentido longitudinal; dobre um pedaço de lata (18 mm

x 38 mm) pela metade no sentido longitudinal e, com o mesmo, encape a

metade da gilete, deixando o fio do lado de fora (figura 16- F).

8. Dobre um pedaço de arame fino em forma de L (figura 16- G) e cole-o na

capa da gilete, para servir de fiel da balança (figura 16- F-1).

9. Corte dois pedaços iguais do arame de cobre, dobre-os como indica a

figura 16- H (o tamanho do arame dependerá do tamanho das latas);

encaixe-os nos clipes e coloque nas partes arredondadas as duas tampas,

certificando-se de que, ao montar a balança, estas ficarão de 1 a 1,5 cm

distantes da base.

10. Para montar a balança, encaixe a gilete encapada na vala da varinha

(figura 16- D-3); cole-a, se necessário (figura 16- 1).

11. Coloque a varinha horizontal com suportes, pratos e fiel, de modo que a

parte afiada da gilete descanse sobre os pedacinhos de caneta da outra

varinha, como indica a figura 17- J.

12. Se não ficar em equilíbrio, puxe um pouco o clipe que suporta o prato mais

leve.

Figura 16 - Montagem da Balança Fonte: ARRIBAS S. Diez. Experiências de Física ao alcance de todas as escolas

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Procedimento:

As massas utilizadas para medir são feitas com clipes de uma mesma

caixa, associados assim: 1 -2 -5 – 10 – 20 – 50. Pode-se partir o clipe restante

em duas metades e uma destas em dois quartos.

Figura 17 – Balança Fonte: ARRIBAS S. Diez. Experiências de Física ao alcance de todas as escolas

os desafios da escola pÚblica paranaense … · ficha de identificaÇÃo produÇÃo didÁtico –...

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