Guia pedagógico

Simulador
Guia Pedagógico
Título: Monte um Átomo
Autores: (Equipe do projeto)
 Kelly Lancaster (líder e designer principal)
 Jonh Blanco (desenvolvimento do software)
 Sam Reid (desenvolvimento do software)
 Jack Barbera
 Suzanne Brahmia
 Julia Chamberlain
 Yuen-ying Carpenter
 Patricia Loeblein
 Emily B. Moore
 Robert Parson
 Ariel Paul
 Kathy Perkins
 Sharon Siman-Tov
Conteúdos:
átomo, estrutura atomica, elétron, próton, estabilidade, carga
Tempo: 50 minutos
Objetivos: Montar átomos a partir de suas partículas fundamentais (prótons,
neutrons e eletrons).
Reconhecer o elemento químico a partir de informações e modelos de
átomos
Identificar o número atômico, número de massa e a carga de um átomo
Predizer como a adição ou subtração de um p´roton, neutron ou eletron
mudará o elemento químico, a carga e a massa.
Definir próton, neutron e elétron, átomo, elemento químico e íon.
Simulador
Guia Pedagógico
Descrição: Simulador que permite montar um átomo a partir de suas partículas
fundamentais (prótons, neutrons e eletrons), identificando o elemento
químico e visualizando seus parâmetros como o número atômico,
número de massa e carga. Permite ainda estabelecer uma relação entre
prótons e nêutrons de modo a conferir estabilidade ao núcleo atômico.
Produções
Relacionadas:
Fonte:
Versão em Java: http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/build-an-atom
Versão em Html: http://phet.colorado.edu/sims/html/build-an-atom/latest/build-anatom_en.html
1. Introdução
Vá ao site e clic no link para chegar a este simulador. Este simulador foi produzido em Java e em
linguagem HTML. Esta última implica na possibilidade de uso direto do navegador (browser), sem a
necessidade de download. Por isso, pode ser aberto em tablets e celulares com sistema Android.
Na versão em Java, clic em “Copiar” (download) ou “Use Já”. Na versão em Html, clic no link e
siga o procedimento abaixo.
Como o grupo PhET atualmente está convertendo seus simuladores para Html aos poucos, ainda
não existe a versão com tradução do inglês para o português para os termos empregados no
simulador. Porém, a versão em Java, encontra-se traduzida para o português.
Na versão em Html, a tela inicial do simulador “Monte um Átomo” (Build na Atom) está
representada na Figura 01 e apresenta três links para atividades: “Atom”, “Symbol” e “Game”. As três
opções ficam acessíveis na barra preta na base das telas de cada opção. Na versão para Java, são
disponibilizadas duas abas: Construir Átomo e Jogo.
Simulador
Guia Pedagógico
Figura01: Tela inicial do simulador
Ao clicar em Atom, abre-se a tela da figura 02
Figura 02 - Janela da opção Atom
Os prótons, nêutrons podem ser arrastados diretamente para a região central do átomo, onde se
encontra um “X”, e os elétrons para as camadas. À medida que o átomo vai sendo construído, as
informações que aparecem na tela vão sendo alteradas, como o símbolo do elemento na tabela
periódica, a carga do átomo e o número de massa. O número máximo de prótons que podem ser
Simulador
Guia Pedagógico
adicionados ao núcleo do átomo é dez, o que corresponde a um átomo do elemento neônio (Ne). Na
caixa “Show” é possível selecionar as opções de visualização do nome do elemento químico (Element
Name), classificação do átomo quanto a sua carga (Neutral/Ion) e a estabilidade do átomo
(Stable/Unstable). A estabilidade está relacionada ao número de neutros necessária para estabilizar os
prótons no núcleo do átomo. Também é possível optar entre o modelo com orbitas ou níveis de
energia (Orbits) ou o modelo de nuvens (Cloud).
A qualquer momento pode-se voltar ao início do simulador, apagando-se todas as informações e o
átomo construído, utilizando-se o botão voltar:
Clicando em Symbol, abre-se a tela da figura 03.
Figura 03 – Janela da opção Symbol
A diferença entre a janela Atom e a janela Symbol, é que esta última apresenta uma caixa Symbol
que representa o átomo construído através do símbolo do elemento, do número atômico (à esquerda e
abaixo do símbolo do elemento, na cor vermelha), do número de massa (canto superior esquerdo) e
da carga (canto superior direito).
Simulador
Guia Pedagógico
Na janela Game, existem quatro opções de jogos, como mostra a figura 04. Além das imagens que
dão acesso aos jogos, existem dois botões: um relógio que habilita/desabilita a contagem de tempo
para a resposta, e um alto-falante que habilita/desabilita o som. Na versão para Java, os mesmo jogos
são identificados respectivamente por nível 1, 2, 3 e 4.
Figura 04 - Janela da opção Game
O primeiro jogo é “Encontre o elemento” (Find the element) e consiste em indicar na tabela o
elemento químico a partir das informações sobre o átomo que podem estar em formato de número ou
através do modelo com orbitas. Após selecionar o elemento, deve-se clicar no botão “Check” e
aguardar a resposta. Para retornar a tela incial Game, clic no botão voltar:
O segundo jogo é “Qual é o número de massa?” (What is the mass number?). Consiste em selecionar
o número de massa a partir das informações sobre o átomo que podem estar em formato de número
ou através do modelo com orbitas. Após selecionar o elemento, deve-se clicar no botão “Check” e
aguardar a resposta. Para retornar a tela incial Game, clic no botão voltar:
O terceiro jogo também é destinado para a seleção do número de massa, na janela de
representação do elemento químico, a partir das informações sobre o átomo que podem estar em
formato de número ou através do modelo com orbitas. Após selecionar o elemento, deve-se clicar no
botão “Check” e aguardar a resposta. Para retornar a tela incial Game, clic no botão voltar:
O quarto jogo mescla os jogos anteriores permitindo variações sobre as características de cada
átomo. Ao final de cada jogo um escore é apresentado com o número de acertos e tentativas.
Simulador
Guia Pedagógico
Como posso usar esse simulador na minha classe?
Aqui estão algumas idéias:
Você pode usar o simulador Construindo um Átomo:
 Na aula, os seus estudantes trabalham individualmente ou em pares em computadores.
 Como demonstração, projetando a simulação em uma tela. Você pode manipular a
simulação, ou você pode selecionar os alunos para vir para frente e simular diferentes
soluções para a classe.
 Como um jogo para avaliar os conhecimentos dos estudantes, cronometrando o tempo e
registrando o número de acertos, usando os quatro tipos de jogos do simulador.
 Como lição de casa através de questões que problematizem o uso do simulador de forma
que os estudantes joguem os jogos do simulador.
O que se pode aprender jogando com o simulador?
Muito! Os estudantes podem aprender:




O número de prótons do átomo identifica o elemento químico,
A carga do átomo está relacionada a diferença entre o número de seus prótons e de seus
eletrons.
O número de massa do átomo é a soma do número de seus prótons e de seus elétrons.
Existe um número mínimo de neutrons que confere estabilidade ao núcleo atômico.
Os alunos também podem:
3. Sugestões de atividades
Para obter dicas sobre como usar o simulador do grupo PhET com seus estudantes, veja:
Ideias para Aula (Guidelines for Inquiry Contributions e Using PhET Sims).
Simulador
Guia Pedagógico
As simulações têm sido utilizados com sucesso, com trabalhos de casa, palestras,
atividades em sala de aula, ou atividades de laboratório. Use-os para introdução aos
conceitos, aprender novos conceitos, reforço de conceitos, como ajudas visuais para
demonstrações interativas, ou perguntas durante a aula. Para ler mais, consulte Ensino de
Física utilizando simulações PhET.
Para as atividades e planos de aula escritos pela equipe PhET e outros professores, ver:
Idéias & Atividades Professor
4. Questões para reflexão e discussão
As simulações foram usadas com sucesso com trabalhos de casa, palestras, atividades em
sala de aula, ou atividades de laboratório. Use-os para introdução aos conceitos, aprender
novos conceitos, reforço de conceitos, como ajudas visuais para demonstrações interativas,
etc.
O núcleo está ampliado para permitir a interação – isso pode ser abordado em uma
discussão em classe ou através de perguntas questionários. Os raios das órbitas no modelo de
Bohr também não estão na proporção correta.
Apesar de alguns íons não serem susceptíveis de ocorrer na natureza como H9-, uma vez
que não existe um acordo claro quanto com isótopos, decidimos deixar os estudantes
explorarem qualquer número de elétrons. Usamos a notação -3 em vez de 3 - para indicar a
carga dos íons.
O simulador não permite estados excitados, assim, se um estudante remover um elétron
de uma camada interna, um elétron de uma camada eletrônica externa vai ocupar o espaço do
elétron retirado, na realidade, seria também emitido um fóton.
O jogo está disponível para ajudar os estudantes a desenvolver habilidades. Alguns
estudantes ao participar dos jogos, podem alternar para a primeira guia para testar suas idéias
e isso parece útil.
Os níveis são projetados para ajudar os estudantes através de todas as metas de
aprendizagem, mas não precisa ser feito em seqüência.
5. Fontes complementares / Referências
No site do grupo PhET existem idéia para aulas que são enviadas por professores
colaboradores de várias partes do mundo. Você também pode enviar sugestões de atividades
para
este
simulador,
através
do
link
disponibilizado
na
página
Simulador
Guia Pedagógico
(http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/build-an-atom).
6. Avaliação
Tendo como referencial teórico a Teoria da Aprendizagem Significativa, proposta por
Ausubel (1968), propomos como avaliação, o uso deste recurso com as seguintes funções:
6.1 – Função Diagnóstica
6.2 – Função Facilitadora da Assimilação
6.3 – Função Consolidadora
6.1 - Função Diagnóstica
Essa função consiste em levantar o conhecimento prévio dos estudantes. Quando o professor
intenciona conhecer o que o estudante já sabe, usualmente, executa o recurso no início da
aula, antes de abordar o conteúdo específico. A partir do uso do simulador, o professor pode
estimular a memória do estudante com questões que levam à interpretação, a partir da
construção de hipóteses fundamentadas em conceitos pré-existentes na estrutura cognitiva
do estudante.
6.2 – Função Facilitadora da Assimilação
O simulador pode ser executado concomitantemente à abordagem do conteúdo. Por
exemplo, quando o simulador é executado visando destacar características gerais das
moléculas associáveis a conceitos gerais e, a partir dessas características, buscar conceitos
mais específicos que explicam o modelo. Dessa forma, o princípio da diferenciação
progressiva pode ser contemplado. Este princípio está ligado ao próprio caminho que
normalmente é traçado ao se observar um fenômeno. As características mais gerais são
inicialmente percebidas pelos sentidos (alterações de cor, estrutura, temperatura,
desprendimento de gases, etc.) e a partir dessas primeiras informações, a sequência pode ser
planejada para levar a questionamentos cada vez mais específicos, que exijam a abstração,
como o emprego de modelos explicativos.
Entretanto, o principio nos parece mais facilmente aplicável ao uso do simulador é a
reconciliação integrativa. O simulador pode ser usado para explorar relações entre idéias,
apontar similaridades e diferenças significativas (principalmente por permitir a comparação
entre moléculas diferentes), reconciliando discrepâncias reais ou aparentes. O estudante
pode estabelecer relações, diferenciações, similaridades, e ainda, estabelecer novas hipóteses
oriundas do desenvolvimento conceitual a partir de sua estrutura cognitiva. A interpretação
pode ser feita através das relações de idéias e de comparações entre o estado inicial e o final
Simulador
Guia Pedagógico
de uma transformação ou, entre sistemas semelhantes ou ainda, entre variáveis que
influenciam a transformação.
Dessa maneira, a reconciliação integrativa e a diferenciação progressiva podem ser
favorecidas e o uso do simulador assume a função de Facilitadora da Assimilação do novo
conhecimento.
Tendo como objetivo essa função, o professor pode usar o simulador como um recurso que
avalia o processo de ensino durante o próprio processo. Através das hipóteses e das relações
estabelecidas pelo estudante diante do simulador é possível obter um retorno imediato sobre
como estão se desenvolvendo os processos de ensino e de aprendizagem. Permite, portanto,
ajustes durante o processo visando a consolidação dos conceitos abordados.
Na função de Facilitadora da Assimilação, o conhecimento teórico é abordado de maneira a
proporcionar um desenvolvimento de conceitos a partir do resultado das interações entre as
observações do fenômeno e a estrutura cognitiva do estudante. Este pode confrontar as suas
próprias representações e hipóteses sobre o fenômeno com explicações e modelo teóricos.
Promovendo meios para a explicitação dos resultados dessa confrontação, o professor pode
ter uma avaliação de sua ação ou desempenho, bem como de todos os recursos e estratégias
utilizadas no processo de ensino. Ao mesmo tempo, pode ser realizada uma análise de como
ocorreu o processo de aprendizagem, principalmente, dos fatores que favorecem ou
dificultam os resultados esperados.
6.3 – Função Consolidadora
Depois de abordado o conteúdo, o simulador pode ser usado pelo professor para obter uma
idéia sobre a clareza, estabilidade e organização do novo conhecimento, constituindo assim,
um alicerce para um conhecimento posterior. Ou seja, obter uma idéia sobre a consolidação
do conhecimento.
O simulador pode ser utilizado com a função Consolidadora do novo conhecimento também
para permitir ao professor realizar uma avaliação global sobre o processo de ensino e de
aprendizagem. Desse modo, é possível levantar dados que permitirão realizar ajustes e obter
informações para novos planejamentos.
Em geral, é possível obter tal avaliação global colocando o estudante diante de um
fenômeno novo, ainda não estudado ou comentado, constituindo uma situação nova. A
explicação desse fenômeno à luz da teoria abordada, ou dos conceitos abordados, consiste
em um instrumento poderoso para o professor avaliar se houve ou não uma aprendizagem
significativa, na medida em que o estudante revela o domínio desses conhecimentos
assimilados. O fenômeno ou situação deve ser inédita, pois, essa é uma condição sine qua
Simulador
Guia Pedagógico
non para avaliar se a aprendizagem foi significativa.
Colocar o estudante diante de uma nova situação ou de um novo problema é a base do
conceito de competência de Perrenound (2000) quando se refere a mobilização de recursos
em uma situação prática nova. Se o problema proposto já é de conhecimento do estudante, a
atuação do professor não está na zona de desenvolvimento proximal proposta por Vigotsky
(2007), pois, para tal, deveria atuar entre o nível de desenvolvimento real, que já faz parte da
estrutura cognitiva do estudante, e o nível de desenvolvimento potencial. Essas concepções
sobre a aprendizagem distanciam-se da aprendizagem mecânica e implicam na necessidade
de se avaliar o que pode ser elaborado pelo estudante a partir do que existe na sua estrutura
cognitiva.
As três funções propostas, na verdade, são formas de avaliação do processo de ensino e de
aprendizagem que diferem quanto aos objetivos e o momento propício para sua aplicação. A
concepção de avaliação que subsidia essa assertiva é de que esta é indissociável do processo,
como define Hoffmann (2008), a “avaliação é essencial à educação. Inerente e indissociável
enquanto concebida como problematização, questionamento, reflexão sobre a ação”
(HOFFMANN, 2008, p. 15).
Avaliar através das três funções significa que:
a avaliação deixa de ser um momento terminal do processo
educativo (como hoje é concebida) para se transformar na busca
incessante de compreensão das dificuldades do educando e na
dinamização de novas oportunidades de conhecimento (ibid., p.19).
Provavelmente, sob uma concepção de que avaliar significa classificação, caberia uma quarta
função (possivelmente uma função chamada avaliativa) que atribuiria ao simulador o papel
de compor a nota que vai representar o desempenho do estudante. Porém, essa função não
seria coerente com a própria Aprendizagem significativa, pois, estaria mais adequada a
aprendizagem por memorização, por tudo que já foi exposto até aqui.
7. Tempo previsto para a atividade
Dependendo dos objetivos, o simulador poderá ser usado em uma aula (50 minutos), ou
mais aulas. Também é possível incentivar que os alunos usem o simulador em casa a
qualquer momento, explorando a interatividade proporcionada pelo simulador.
8. Requerimentos técnicos
Simulador
Guia Pedagógico
Windows: Microsoft Windows XP/Vista/7
Sun Java 1.5.0_15 or later
Macintosh: OS 10.5 or later
Sun Java 1.5.0_19 or later
Linux: Sun Java 1.5.0_15 or late