O Ensino de Química, por suas próprias características envolve as propriedades das substâncias, modelos e fenômenos que só são perceptíveis utilizando mais de um de nossos sentidos. Por isso, a necessidade de adotar metodologias que favoreçam a compreensão dos conteúdos de modo a proporcionar a exploração dos sentidos da visão, tato e olfato como diferencial da aula convencional que explora apenas a audição. Nessa abordagem, as atividades experimentais têm sido reconhecidas por estudiosos e recomendadas pelas legislações educacionais como metodologia facilitadora no ensino de Química.

O ensino de Química precisa possibilitar aos alunos a compreensão das transformações químicas e favorecer uma aprendizagem significativa, superando a etapa limitada à memorização, buscando relacionar a teoria ao contexto da sociedade e ao cotidiano do aluno (Brasil, 2012). Segundo Freire (1997), as atividades experimentais possibilitam vários benefícios na aprendizagem dos alunos, e para assimilar os conteúdos teóricos é necessário experimentá-los. Nessa perspectiva, Giordan (1999) afirma que os alunos costumam atribuir à experimentação um caráter motivador, lúdico, essencialmente vinculado aos sentidos e que é comum ouvir de professores a afirmativa de que a experimentação aumenta a capacidade de aprendizado, pois funciona como meio de envolver o aluno nos temas em pauta.

Com base nessa abordagem, Silva e Zanon (2000) afirmam que a realização da atividade experimental é essencial para construção do conhecimento científico, o qual é indispensável para uma aprendizagem de qualidade.

Segundo Silva, Machado e Tunes (2010), a atividade experimental-investigativa abordando o conteúdo de Química possibilita a interatividade dos estudantes entre si e entre aluno-professor; a relação com o cotidiano; e a contribuição na aprendizagem dos conteúdos.

De acordo com o Plano Nacional de Fortalecimento do Ensino Médio (Brasil, 2014), a experimentação contribui para desenvolver os conhecimentos técnicos sobre a investigação científica e a resolução de problemas.

A experimentação pode auxiliar para que o aluno possa adquirir e desenvolver conhecimentos teóricos e conceituais. Isso porque as explicações para os fenômenos concretamente observados em um experimento didático exigem o uso e o trabalho com os conceitos científicos, geralmente de caráter abstrato. A aprendizagem sobre a natureza das ciências é favorecida, uma vez que a atividade experimental proporciona o entendimento dos métodos e procedimentos das ciências. Já o fazer ciência proporcionado por uma atividade experimental bem planejada contribui para desenvolver os conhecimentos técnicos sobre a investigação científica e a resolução de problemas, ou seja, permite o aprendizado dos procedimentos científicos (Brasil, 2014, p. 38).

A experimentação é um dos principais alicerces que sustentam a complexa rede conceitual que estrutura o ensino de Química. Ela não é a única, uma vez que se encontra entrelaçada com outros, como o construído pela História da Química e o construído pelo contexto sociocultural de que o estudante faz parte (Lisboa, 2015).

Formulação do problema

As dificuldades enfrentadas no ensino de Química culminaram com esta pesquisa, em que se verificou a contribuição das atividades experimentais para o ensino dos conteúdos de transformações químicas propostos para o 1º ano do Ensino Médio. Assim, a pesquisa se propôs a responder à seguinte hipótese: a estratégia de ensino envolvendo a experimentação possibilita aos alunos a reflexão e compreensão do tema transformações químicas?

A fim de planejar e executar o estudo, foi estabelecido o seguinte objetivo geral: verificar a contribuição das atividades experimentais como metodologia para o ensino das transformações químicas no 1º ano do Ensino Médio. Em decorrência dele, definiram-se os seguintes objetivos específicos: desenvolver uma sequência de ensino contextualizando a experimentação para o ensino de transformações químicas no Ensino Médio; estudar as evidências de transformações químicas; e verificar a contribuição da sequência de ensino para o estudo dos conceitos químicos abordados nas transformações químicas.

Metodologia

Os experimentos da pesquisa desenvolvidos no laboratório de ciências foram elaborados com base nas hipóteses iniciais e no diagnóstico prévio aplicado aos estudantes e a todos os professores de Química da unidade escolar. Esse levantamento foi realizado no primeiro encontro e teve como objetivo diagnosticar a perspectiva dos alunos referente ao tema proposto, relacionada aos conceitos químicos e ao cotidiano escolar. A partir da caracterização da turma, foram desenvolvidas atividades que se basearam nas seguintes metodologias: aulas expositivas dialogadas com uso de tecnologias (projetor multimídia, computador, internet), videoaulas, uso do laboratório de informática e atividades experimentais realizadas pelos alunos no laboratório de ensino de Química.

Os experimentos desenvolvidos no laboratório de ciências foram elaborados a partir das hipóteses iniciais e do diagnóstico prévio aplicado aos estudantes e aos professores de Química da unidade escolar. Esse levantamento foi realizado no primeiro encontro e teve como objetivo diagnosticar a perspectiva dos alunos referente ao tema proposto, relacionado aos conceitos químicos e ao cotidiano escolar. A partir da caracterização da turma, foram desenvolvidas atividades que se basearam nas seguintes metodologias: aulas expositivas-dialogadas com uso de tecnologias (projetor multimídia, computador, internet), videoaula, laboratório de informática e atividades experimentais realizadas pelos alunos no laboratório de ensino de Química.

Para a realização desta pesquisa foi necessário explorar as características de um método que possibilitasse o desenvolvimento do trabalho de forma a assegurar a contextualização e a relação das atividades propostas ao cotidiano do aluno e da comunidade escolar, mantendo o pesquisador como mediador e principal responsável pela condução da atividade e pela valorização de cada passo realizado no processo e por um diálogo permanente na construção do conhecimento (Triviños, 2009; Lüdke; André, 1986).

Nessa perspectiva, a pesquisa priorizou a subjetividade dos sujeitos da investigação por meio da análise dos dados verificados na aplicação da pesquisa em que o pesquisador exerce influência na obtenção e análise dos resultados de acordo com aquilo em que acredita e os valores que defende.

Os procedimentos foram desenvolvidos considerando o ensino-aprendizagem como fenômeno processual subdividido em três momentos pedagógicos e realizado em cinco etapas:

• Etapa 1 – Esclarecimentos sobre o projeto de pesquisa, sua finalidade, compromissos de todos os envolvidos e a importância da participação; diagnóstico prévio com os professores de Química e os estudantes do 1º Ano B noturno;
• Etapa 2 – Problematização do tema transformações químicas e atividades experimentais, contextualizando teoria e o cotidiano do aluno;
• Etapa 3 – Laboratório de Informática, acesso a links previamente selecionados, com vistas a identificar os fatores que evidenciam a ocorrência de transformações químicas e reconhecer a linguagem técnico-científica utilizada nos trabalhos investigativos;
• Etapa 4 – Laboratório de Ciências, para desenvolvimento de cinco atividades experimentais com os participantes intercaladas às respostas das questões presentes nos roteiros de aplicação, em grupos e ao final, respondendo o questionário de validação da pesquisa, individual;
• Etapa 5 – Análise dos resultados por meio das respostas do diagnóstico prévio; das questões do roteiro de atividades e, sobretudo, do diagnóstico final do conteúdo trabalhado, incluindo a abordagem metodológica utilizada, a contribuição das tecnologias da informação e comunicação.

Os sujeitos da pesquisa foram doze estudantes do 1º ano do Ensino Médio Regular do período noturno, com faixa etária entre 17 e 20 anos, entre eles um aluno surdo. No dia em que a pesquisa foi desenvolvida, a instituição cedeu todas as instalações necessárias e todos os horários às aulas do 1º ano B, sendo acompanhadas pela intérprete de Libras.

Os instrumentos utilizados para a coleta de dados foram questionários investigativos prévios, anotações dos alunos em roteiros das atividades experimentais e um questionário final para verificação da aprendizagem e validação da metodologia aplicada (Severino, 2007). Os participantes da pesquisa registraram suas observações nos aparelhos de telefone celular, fotografaram e filmaram as atividades experimentais; acessaram os links indicados, realizaram outras pesquisas referentes a conceitos químicos; compartilharam registros nas redes sociais, consolidando a interação dos alunos com a sequência de ensino proposta.

A análise de dados foi realizada baseando-se nas respostas dos professores e dos estudantes nos diagnósticos prévios impressos; as respostas apresentadas pelos grupos, nos roteiros de realização das atividades e nos questionários finais de validação da pesquisa abordando conteúdos e metodologia (Bardin, 2011). Nesse momento também foram analisados os registros de imagens em vídeos e fotografias gerados durante as atividades no laboratório de Informática e na realização da pesquisa no laboratório de Química, a fim de obter informações sobre a percepção dos participantes a respeito da utilização da tecnologia de informação e comunicação no ensino das transformações químicas. A sequência de ensino foi organizada de acordo com a metodologia baseada em três momentos pedagógicos (Delizoicov; Angotti; Pernambuco, 2011).

A etapa de problematização inicial foi onde apresentaram-se os objetivos da pesquisa; a forma de participação seria voluntária, ou seja, as atividades desenvolvidas não seriam obrigatórias ou remuneradas. Além de tomar conhecimento e assinar termo conhecimento livre e esclarecido, esclareceu-se que a não participação não implicaria qualquer prejuízo aos participantes, cujos nomes não seriam divulgados e que na discussão dos resultados seriam usadas outras formas impessoais na descrição das respostas. Disponibilizou-se um questionário prévio a fim de diagnosticar a relação do tema proposto às atividades, e as respostas obtidas no diagnóstico foram consideradas para a elaboração das atividades de validação da pesquisa.

Na etapa de organização do conhecimento, disponibilizaram-se sete links direcionados ao conteúdo de transformações químicas com a finalidade de colocar o participante em contato com conceitos como reações químicas e fenômenos físicos; reagentes e produtos; e evidências de reações químicas.

A etapa de aplicação do conhecimento se deu no laboratório de Química; foram desenvolvidas cinco atividades experimentais de caráter investigativo (Pozo, 1998). Com o objetivo de envolver os participantes da pesquisa num ambiente de investigação e promover a construção do conhecimento em Química, foram desenvolvidas cinco atividades experimentais. Na realização dessas atividades, os participantes foram organizados em cinco grupos e fornecido a eles um roteiro de atividades experimentais impresso, estruturado em introdução, materiais necessários, desenvolvimento experimental e questões relativas a cada um, visando detectar as observações macroscópicas das evidências de reações químicas e explicações sobre os experimentos envolvendo os conceitos químicos pertinentes, bem como espaço para os participantes anotarem suas observações.

Resultados e discussão

Nas etapas como diagnósticos prévios, procedimentos experimentais e questionário final, foram estabelecidos critérios que serviram de aporte para a análise e discussão dos resultados, os quais foram organizados em três tipos de quadro: o primeiro, para questões de múltipla escolha com apenas uma possibilidade de resposta; o segundo, para questões dissertativas com anotações abertas; e o último para análise das afirmativas que apresentavam as alternativas com as opções verdadeira (V) ou falsa (F).

Para manter a privacidade dos participantes da pesquisa, utilizou-se a codificação dos sujeitos a partir de nomes de substâncias ou de elementos químicos de maneira aleatória.

Para efeito de constatação da interatividade entre os alunos e da facilidade no registro das observações, foram analisados vídeos e fotos registrados durante a realização da pesquisa com os alunos nos laboratórios de Informática e de Ciências, a fim de obter informações sobre a percepção deles a respeito da utilização das tecnologias no ensino de Química.

Dois dos quatro professores entrevistados responderam que o material impresso referente às práticas experimentais existente na unidade escolar é insuficiente; os outros dois responderam que são apenas os roteiros presentes no livro didático. Nenhum afirmou a existência de material adequado na escola, reforçando a necessidade de elaboração de um material para ensino de Química envolvendo as atividades experimentais. No que diz respeito à frequência de realização de experimentos no ensino de Química na escola, todos os professores apontaram periodicidade bimestral.

Sobre as dificuldades na realização de experimentos no ensino de Química, três dos quatro entrevistados responderam falta de tempo; apenas um mencionou a falta de material literário específico. Assim, presumimos que a falta de tempo se deva exatamente à necessidade de selecionar e testar materiais encontrados sem as devidas fundamentações, o que dificulta as etapas de elaboração e preparação de uma atividade experimental (Lisboa, 2015).

Todos os professores entrevistados afirmam que as concepções relativas às atividades experimentais são um recurso didático facilitador da aprendizagem.

No item elaboração de um material específico para a prática experimental no ensino de Química, todos os entrevistados reafirmaram ser algo que pode melhorar a prática pedagógica, causando impacto positivo no ensino e na aprendizagem.

Nessa fase da pesquisa, observou-se a motivação dos professores a respeito da temática e certa margem de frustação por não realizarem com mais frequência práticas experimentais. Notou-se ainda a necessidade de apoio pedagógico, formação continuada de professores e maior acessibilidade no acesso aos materiais elementares, às práticas experimentais como roteiros que auxiliem na seleção e na preparação de reagentes (Gonçalves; Galiazzi, 2004).

Na etapa da análise dos resultados do diagnóstico prévio com alunos, visando subsidiar os roteiros de atividades e promover a qualificação do questionário final, os participantes da pesquisa foram questionados sobre a presença e a qualidade das atividades de experimentação sugeridas no livro didático adotado na unidade escolar, as perspectivas do aluno quanto a um material produzido, pensado e direcionado para a prática experimental e a utilização das tecnologias de informação e comunicação como mediadoras no ensino de Química.

Na aplicação do diagnóstico prévio com os alunos, foi verificada a concentração de respostas que possibilitam entender que o grupo pesquisado vislumbra uma maior inserção das atividades experimentais no cotidiano de sala de aula. Questionados sobre a periodicidade com que essas atividades são utilizadas no cotidiano, 17% responderam que nunca acontecem e 83% que raramente acontecem, ou seja, semestralmente. A análise das respostas para as atividades experimentais propostas no livro didático do 1º ano (Química Geral) aponta para a necessidade de reflexão por parte dos professores, visto que 42% dos participantes afirmam que o material didático não é suficiente, porém 58% afirmam que o material presente no livro didático é suficiente, de acordo com diagnóstico aplicado.

Sobre a produção de uma sequência de ensino exclusiva para a prática experimental, 92% dos professores entrevistados afirmam que motivaria professores e alunos à realização da prática experimental (Galiazzi, 2007).

Na análise desse diagnóstico, verificou-se o reconhecimento das atividades experimentais como motivadoras e facilitadoras da aprendizagem, bem como considerada positiva a elaboração de material didático exclusivo para a realização destas atividades e a utilização das TIC como instrumento mediador da aprendizagem, possibilitando acesso, registro e compartilhamento dos conhecimentos. As atividades experimentais têm relevância para o ensino e a aprendizagem dos conteúdos que focam a Química no Ensino Fundamental, em especial as reações químicas (Reis et al., 2020).

Na perspectiva da proposta da utilização de tecnologias de informação e comunicação como computador e telefone celular no ensino de Química, 33% responderam que teria pouca influência na aprendizagem; 67% responderam que essas tecnologias funcionam como metodologia motivadora e facilitadora da aprendizagem. Na análise deste diagnóstico verificou-se o reconhecimento das atividades experimentais como motivadoras e facilitadoras da aprendizagem, bem como positiva a elaboração de material didático exclusivo para a realização destas atividades e a utilização das TIC como instrumento mediador da aprendizagem possibilitando o acesso, registro e compartilhamento dos conhecimentos.

A análise dos resultados do roteiro de acompanhamento das atividades valorizou a interatividade entre os pesquisados, pesquisador, técnicos, intérprete, professores e a aplicação das ferramentas tecnológicas no acesso às informações dos conceitos químicos e os registros realizados pelo pesquisador e pesquisados durante o desenvolvimento da pesquisa. Além disso, observaram-se as características macroscópicas das substâncias e as evidências da ocorrência de transformações químicas como liberação de gás, variação de temperatura, formação de precipitado, mudança da coloração e emissão de luz.

Como se tratava de um questionário aberto para anotação das percepções dos participantes, em que as observações são predominantemente subjetivas e realizadas em grupos (três duplas e dois trios) optou-se por um quadro de respostas compilando todas as anotações observando a comparação entre respostas recolhidas e esperadas, bem como, registros fotográficos para demonstrar a interatividade durante o processo.

Nesta etapa, as anotações são transcritas e editadas para uma análise mais detalhada do nível de percepção e de conhecimento dos pesquisados, domínio das tecnologias e interatividade entre todos os atores nesse cenário.

Para cada atividade experimental foi solicitado aos grupos que anotassem as características de reagentes e produtos; evidências de transformações químicas e como identificaram as novas substâncias formadas. Além disso, as atividades 5 e 6 foram voltadas para o fenômeno da conservação da massa, e a questão 23 sobre a presença da fenolftaleína em ácido e/ou base como indicador, totalizando 23 anotações por grupo, sendo apresentada aqui apenas a compilação das respostas do experimento número 3, tendo em vista que os questionamentos são repetidos nos cinco experimentos, o que permite a compilação por amostragem discutindo as respostas do experimento 3, como características iniciais do sistema, características finais do sistema, evidência de transformações químicas e novas substâncias formadas.

De maneira geral, as anotações do roteiro de atividades demonstraram a assimilação dos conteúdos, correspondendo às expectativas de mais de 80% de respostas corretas, demonstrando, assim, mediação da aprendizagem por meio das TIC e a contribuição das atividades experimentais como material concreto. Foi estabelecido um diálogo entre teoria e o cotidiano do aluno; entretanto destacam-se alguns erros de ortografia e gramática, próprios da faixa etária e do nível de escolaridade dos participantes da pesquisa. No entanto, nos itens correspondentes às características de reagentes e de produtos, todos os grupos tiveram aproximadamente 100% de acertos, respondendo com termos que enfocam aspectos como coloração, os estados físicos das substâncias presentes, liberação de gás e a formação de precipitado.

Nas observações de evidências da ocorrência de transformação química, todos os grupos citaram a mudança de coloração, liberação de gás, emissão de luz branca, formação de precipitado e oscilação de temperatura. Isso demonstra que os participantes apresentaram conhecimento a respeito do tema.

Em todas as cinco atividades realizadas, foi questionado como poderiam identificar novas substâncias que foram formadas, obtendo grande concentração de respostas apontando para a produção de cinzas, mudanças de estados físicos, liberação de gases, formação de precipitado e ainda as mudanças de coloração.

Duas questões referentes à reação entre o ácido nítrico e o ferro buscaram avaliar a percepção do aluno em torno da Lei da Conservação da Massa, de Lavoisier, tema relacionado às transformações que ocorrem com a liberação de gás, por esse motivo contemplado na pesquisa. Solicitou-se uma análise da variação das massas inicial e final, quando em sistemas abertos e fechados, respectivamente. A maioria respondeu que, em sistema aberto, a massa final seria menor que a massa inicial, tendo em vista a liberação de gás para o meio ambiente; caso fosse em sistema fechado, suas respostas não seriam as mesmas, pois não haveria a perda de matéria.

Nessa etapa foi observada a interatividade dos alunos, a participação deles na realização dos experimentos, o interesse pelos registros das atividades e pela assimilação dos conceitos científicos, reafirmando a importância das atividades experimentais realizadas na escolarização do aluno.

Para a análise do questionário final, realizado de forma individual num universo de doze participantes, destaca-se a subdivisão do questionário em aprendizagem do conteúdo (questões 1 e 2), metodologia experimental (questões 3 e 4), aplicação das TIC como facilitadoras da aprendizagem (questão 5) e a eficiência das atividades experimentais no ensino e aprendizagem do aluno surdo (questão 6).

Na primeira questão, considerada menos complexa, obtiveram-se oito respostas corretas, representando 67%, e quatro parcialmente corretas, representando 33%. Contudo, avalia-se como positivos os resultados obtidos na questão, visto que apenas dois dos participantes enxergaram o deslocamento de um corpo como sendo uma transformação química e dois que afirmaram ser o surgimento da ferrugem um fenômeno físico.

Nesse sentido, percebeu-se a evolução proporcionada pela realização das atividades experimentais, possibilitando ao estudante a clareza na diferenciação dos fenômenos físicos em relação às reações químicas.

Na segunda questão, com grau de complexidade mais elevado, observaram-se apenas duas respostas corretas (17%) e dez parcialmente corretas (83%). Entretanto, estas correspondendo entre 60 e 80%, o que equivale a entre 3 e 4 acertos em uma atividade com cinco itens para serem avaliados. Esse resultado representa uma avaliação positiva da aplicação das atividades experimentais para o ensino das transformações químicas. Embora detecte-se certa dificuldade em transpor as observações realizadas durante o experimento para uma situação real, nota-se que houve acentuada aprendizagem, mesmo quando as questões apresentadas são diferentes daqueles exemplos apresentados na atividade experimental.

Na terceira e na quinta questões, que abordam a metodologia experimental, na forma subjetiva, 100% dos participantes responderam de acordo com o esperado, a alternativa C (facilitou a aprendizagem).

A quinta questão abordou a visão do aluno sobre entrar em contato com os conteúdos por meio das TIC e mostrou que 11 dos 12 entrevistados responderam de acordo com o esperado, representando 92% do total; apenas um dos entrevistados não reconheceu a metodologia como colaboradora da aprendizagem, o que representou 8%.

A sexta questão, abordando a inclusão de aluno surdo, solicita uma análise da influência das atividades experimentais para estudantes portadores de necessidade específica, tratando da interação entre colegas de sala e da compreensão dos conteúdos. Nesse item, dez pesquisados avaliaram como positiva tanto na aprendizagem quanto na participação e interação, representando 92% dos pesquisados. Apenas um aluno respondeu de maneira desconexa e sem sentido, significando 8%.

Nessa atividade, o aluno Enxofre respondeu na primeira pessoa: "Aprendo e facilita a aprendizagem e participação na aula", o que permitiu ao pesquisador deduzir que se trata do aluno surdo presente entre os participantes da pesquisa. Uma avaliação que não foi prevista no diagnóstico prévio, mas que floresceu no decorrer do processo foi o relatório da intérprete de Libras analisando a influência das atividades experimentais como facilitadoras da aprendizagem para estudantes surdos, abordando a interação entre colegas de sala e a compreensão dos conteúdos. Segundo Kotaki e Lacerda (2013), o intérprete exerce papel importante no acesso aos conteúdos escolares:

O intérprete de língua de sinais é uma figura importante para que os alunos surdos usuários da Libras tenham acesso não apenas aos conteúdos escolares, como também a oportunidades de inserção/interação social no espaço escolar. Sua função é de viabilizar a comunicação entre surdos e ouvintes, atuando na fronteira entre os sentidos da língua oral (português) e da língua de sinais em um processo ativo, dinâmico e dialético (Kotaki; Lacerda, 2013, p. 206).

Este é, na íntegra, o depoimento da intérprete que acompanhou o aluno surdo no desenvolvimento das atividades.

Foi possível observar que o aluno surdo, durante o desenvolvimento da aula com experiência química e ministrada no laboratório de Ciências da escola, onde alguns mecanismos de acesso ao conhecimento foram construídos como experiência visual, estava sempre atento à aula e sempre que lhe era conveniente fazia pergunta à intérprete. Foi observado que gerou motivação e o consequente envolvimento. A aula ultrapassou os moldes do ensino tradicional de promoção da aprendizagem, proporcionando a interação com os alunos ouvintes.

Conclusões

A sequência de ensino desenvolvida e avaliada nesta pesquisa apresentou-se como alternativa metodológica para o ensino do conteúdo de transformações químicas, podendo ser adequada e aplicada tanto em laboratório de ciências ou sala de aula, pois foram utilizados reagentes de fácil acesso; muitos deles estão presentes no cotidiano da comunidade escolar.

A avaliação processual, desde o diagnóstico inicial, a introdução aos conteúdos por meio do laboratório de Informática, a interação entre os participantes, as anotações dos roteiros de atividades, as repostas apresentadas no questionário final representaram o diferencial, pois foi realizado após a experimentação, no sentido de avaliar o conhecimento do conteúdo, a aceitação da metodologia, a mediação tecnológica e a eficiência no ensino-aprendizagem do aluno portador de necessidades educacionais especializadas, obtendo um resultado aproximado de 90% em todos os quesitos.

O diagnóstico destacou o reconhecimento das atividades experimentais como motivadoras e facilitadoras da aprendizagem, bem como necessária a elaboração de material didático exclusivo para a realização destas atividades e a utilização de tecnologias como instrumento mediador da aprendizagem, possibilitando o acesso, registro e compartilhamento dos conhecimentos. Os professores evidenciaram boa recepção a respeito da temática, embora apresentassem frustação por não realizar com mais frequência as práticas experimentais. Isso aponta para a necessidade de apoio pedagógico, formação continuada e acesso aos materiais didáticos necessários às práticas experimentais que possam contribuir na seleção e na preparação dessas atividades.

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