Vem Fazer Ciências: #1 Série "Ciência na Cozinha"

Proposta

Produzir uma receita perfeita de cookies de chocolate.

Objetivos

Promover o desenvolvimento da colaboração, resolução de problemas e negociação.
Desenvolver a atitude científica (observar; descrever; comparar; formular perguntas, hipóteses e previsões; planejar experimentos; analisar resultados; construir modelos explicativos; interpretar e usar informações científicas; argumentar com evidências; produzir textos no contexto das ciências).
Explorar características de materiais e misturas bem como efeitos de temperatura sobre elas.
Investigar características do processo de fermentação química.

Descrição

Os estudantes devem realizar uma pesquisa e determinar uma receita que será usada para produzir os cookies. O professor avalia a receita e verifica se há ingredientes muito “absurdos”. Se os ingredientes forem plausíveis, o professor autoriza os estudantes na produção das receitas. Os materiais serão adquiridos para execução no encontro seguinte. Os estudantes devem anotar com a maior precisão possível todos passos (tempos, quantidades, misturas, ingredientes entre outras características relevantes).
É interessante que as produções dos estudantes possam ser submetidas a uma “avaliação” interna (feita pelos próprios estudantes) ou externa (convidados como pais e outras pessoas), a partir de critérios definidos pelo grupo como (ex.: Sabor - doce, salgado, azedo, amargo, umami; aparência/estrutura - seco, úmido, mole, rígido, crocante, esfarelento, etc.).
Importante: a fim de desenvolver autonomia os estudantes devem ser envolvidos nos processos decisórios de todas as etapas, em um processo constante de negociação entre os pares e entre o professor.

Atividades Experimentais - Sugestões

# Durante a pesquisa solicite que os estudantes pensem e anotem sobre características de cada ingrediente e sobre o papel desempenhado por cada um deles na mistura.
# Com os materiais para produzir a receita em mãos, proponha algumas questões e investigações/testes para que os estudantes observem características deles. Por exemplo:

O que acontece com um ovo quando aquecido? (Endurece, torna-se líquido, evapora, muda de cor, cheiro, sabor, tamanho, etc.)
O que acontece quando aquecemos a manteiga? (Endurece, torna-se líquida, evapora, muda de cor, cheiro, sabor, tamanho, etc.)
O que acontece quando aquecemos uma mistura de trigo e água? (Endurece, torna-se líquida, evapora, muda de cor, cheiro, sabor, tamanho, etc.)
O que acontece quando misturamos bicarbonato de sódio e água (fria e morna)? E quando misturamos bicarbonato de sódio e vinagre? (Endurece, torna-se líquida, evapora, muda de cor, cheiro, sabor, tamanho, etc.)
O que acontece quando misturamos fermento químico em água (fria e morna)? (Endurece, torna-se líquida, evapora, muda de cor, cheiro, sabor, tamanho, etc.)
O que acontece quando aquecemos açúcar? (Endurece, torna-se líquido, evapora, muda de cor, cheiro, sabor, tamanho, etc.)
O que acontece quando aquecemos água? (Endurece, solidifica-se, evapora, muda de cor,
cheiro, sabor, tamanho, etc.)

# Solicite ainda que descrevam detalhadamente suas observações indicando quais as características (físicas, químicas e biológicas) dos objetos/materiais antes de iniciar o experimento e após iniciar o experimento (cor, aparência, aroma, estado físico, composição, formato, entre outros).

# Utilize equipamentos de medida como termômetros e anote as temperaturas em que as mudanças observadas ocorrem.

Dicas

# Nem todos os estudantes precisam fazer as mesmas experiências. Uma opção interessante é montar grupos de 3 estudantes para que realizem diferentes experiências, anotem suas observações e apresente-as aos demais colegas. Assim o tempo será otimizado e todos os grupos poderão saber as características do materiais e misturas.
# Se os estudantes demonstrarem interesse, convide um(a) “especialista em cookies - alguém já tenha feito cookies” - para esclarecer dúvidas dos grupos.
# Não tente “explicar o jeito certo” de fazer um cookie aos estudantes. Deixe-os testar e aprender a partir de seus próprias pesquisas e experimentações.
# Proponha aos estudantes que planejem e executem uma oficina sobre “A Ciência dos Cookies” e convidem outras pessoas para participar (pais, amigos, entre outros).

Para saber mais…

# As proteínas são sequências de aminoácidos. O ovo possui uma composição média de 73,67% de água, 12,50% de proteínas, 12,02% de gorduras e 1,81% de sais minerais. Por conter muita água, ele espirra na hora de fritar. Na clara há uma mistura de proteínas, sendo a albumina a principal. A gema é rica em nutrientes e contém várias proteínas diferentes, além de uma grande quantidade de gordura, o colesterol. Ao aquecermos o ovo a 62ºC o processo de desnaturação das proteínas se inicia. Significa que as proteínas, que possuem estruturas tridimensionais (parecem bolas de linha), perdem essa estrutura, esticam, e emaranham-se com suas vizinhas. Desse modo o ovo começa a tomar uma forma mais sólida, mas ainda bastante “molenga”.

Figura - Esquema de Desnaturação de um Proteína.

Imagem:Souza e Neves (20--?)

Quando a temperatura chega a 100º a água começa a evaporar fazendo com que o ovo endureça ainda mais e comece a ficar “quebradiço”.

# A manteiga é uma emulsão (mistura de dois líquidos imiscíveis - que não se misturam) de água (substância polar) e gordura (substância apolar). Significa que elas não gostam de ficar juntas devido às diferenças de polaridade. A manteiga Inicia seu derretimento a aproximadamente 33ºC. Na medida em que aquece, a água depreende-se e começa a evaporar.

# O PH (escala que mede acidez, neutralidade ou alcalinidade) da água para consumo humano fica entre 6 e 9, sendo que 7 representa o PH neutro, acima de 7 a substância é básica (ou alcalina) e abaixo de 7 a substância é ácida. Substâncias ácidas, como o vinagre, reagem com substâncias básicas, como bicarbonato de sódio, em uma reação de neutralização. A mistura entre o ácido acético presente no vinagre (CH3COOH) e bicarbonato de sódio (NaHCO3) resulta em: CH3COOH + NaHCO3 → CH3COONa + CO2 + H2O. Ou seja, forma um sal (CH3COONa), gás carbônico (CO2) e água (H2O). De modo geral podemos entender que, o bicarbonato de sódio ou o fermento químico (que é feito à base de bicarbonato de sódio), em contato com o ácidos presentes na própria massa em questão, irá liberar gás carbônico (CO2) o que fará com que a massa cresça.

# Entre 140ºC e 165º acontecerão as “Reações de Maillard”. Consiste em uma reação entre aminoácidos (ou proteínas) e açúcares (carboidratos), que se combinam e resultam em uma aparência bronzeada na superfície dos alimentos produzindo um sabor característico.

# Em temperaturas mais altas (que podem iniciar entre 110º e 180º de acordo com o tipo de açúcar) ocorrerá a caramelização, que envolve a degradação de açúcares (quebra das moléculas em função do calor - reação pirolítica) na ausência de aminoácidos ou proteínas, formando sabores doces, amendoados e levemente amargos.

# Um conceito químico diz que “semelhante dissolve semelhante”. Desse modo, ao misturarmos a manteiga e o ovo há uma mistura entre as gorduras de ambas as substâncias.

# A transferência de calor associada ao cozimento de alimentos no forno pode ser entendida em três processos físicos distintos e complementares: convecção, condução e irradiação. O processo de convecção é resultado da diferença de densidade ou pressão do ar no interior do forno. Quando aquecido o ar mais quente fica menos denso e sobe enquanto que o ar mais frio desce, formando uma corrente de convecção e distribuindo o calor no interior do forno. O processo de condução ocorre por contato físico entre materiais que transferem a energia cinética (vibração molecular) recebida pela chama para seus vizinhos. O processo de irradiação ocorre por meio de ondas eletromagnéticas no comprimento de onda do infravermelho, produzido pela própria chama do fogão. Ocorre que o infravermelho, ao atingir a matéria, faz suas moléculas vibrar elevando a temperatura dos objetos.

Sugestão de duração

Dois encontros (se forem de 4h cada) ou três encontros (se forem de 2h cada).

As atividades podem ser divididas em quatro etapas:

Pesquisa de receita e características dos ingredientes.
Execução e registro de experiências com ingredientes.
Confecção da massa, cozimento e e avaliação/análise dos resultados.
Oficina de produção e/ou degustação para convidados (com ou sem análise das receitas por eles).

Importante: a proposta descrita visa mobilizar conhecimentos e práticas científicas a partir de uma situação real/concreta. Trata-se de uma importante mudança em relação à abordagem tradicional escolar que geralmente tem como ponto de partida os conteúdos a serem trabalhados e as atividades são desenvolvidas com fim de ensinar/aprender esses conteúdos. Nossa proposta é lançar mão de ferramentas científicas (conhecimentos e práticas) para entender e resolver situações do mundo da melhor maneira possível.

Relações com a BNCC

Destacamos habilidades específicas presentes na BNCC para cada um dos anos finais do ensino fundamental e para o ensino médio como potenciais de serem desenvolvidas pelos estudantes ao realizarem o projeto. O enfoque e profundidade de abordagem do tema dependerá da necessidade e interesse dos envolvidos (estudantes, professores, instituições, etc.).

6º ano:

(EF06CI01) Classificar como homogênea ou heterogênea a mistura de dois ou mais materiais (água e sal, água e óleo, água e areia etc.).
(EF06CI02) Identificar evidências de transformações químicas a partir do resultado de misturas de materiais que originam produtos diferentes dos que foram misturados (mistura de ingredientes para fazer um bolo, mistura de vinagre com bicarbonato de sódio etc.).

7º ano:

(EF07CI02) Diferenciar temperatura, calor e sensação térmica nas diferentes situações de equilíbrio termodinâmico cotidianas.
(EF07CI03) Utilizar o conhecimento das formas de propagação do calor para justificar a utilização de determinados materiais (condutores e isolantes) na vida cotidiana, explicar o princípio de funcionamento de alguns equipamentos (garrafa térmica, coletor solar etc.) e/ou construir soluções tecnológicas a partir desse conhecimento.
(EF07CI04) Avaliar o papel do equilíbrio termodinâmico para a manutenção da vida na Terra, para o funcionamento de máquinas térmicas e em outras situações cotidianas.
(EF07CI06) Discutir e avaliar mudanças econômicas, culturais e sociais, tanto na vida cotidiana quanto no mundo do trabalho, decorrentes do desenvolvimento de novos materiais e tecnologias (como automação e informatização).

8º ano: não há relações explícitas com habilidades as específicas, mas o projeto está totalmente alinhado com competências científicas e competências gerais das ciências e da BNCC.

9º ano:

(EF09CI01)Investigar as mudanças de estado físico da matéria e explicar essas transformações com base no modelo de constituição submicroscópica.
(EF09CI02) Comparar quantidades de reagentes e produtos envolvidos em transformações químicas, estabelecendo a proporção entre as suas massas.
(EF09CI03) Identificar modelos que descrevem a estrutura da matéria (constituição do átomo e composição de moléculas simples) e reconhecer sua evolução histórica.
(EF09CI06)Classificar as radiações eletromagnéticas por suas frequências, fontes e aplicações, discutindo e avaliando as implicações de seu uso em controle remoto, telefone celular, raio X, forno de micro-ondas, fotocélulas etc.

Ensino Médio:

(EM13CNT101) Analisar e representar as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões em situações cotidianas e processos produtivos que priorizem o uso racional dos recursos naturais.
(EM13CNT301) Construir questões, elaborar hipóteses, previsões e estimativas, empregar instrumentos de medição e representar e interpretar modelos explicativos, dados e/ou resultados experimentais para construir, avaliar e justificar conclusões no enfrentamento de situações-problema sob uma perspectiva científica.
(EM13CNT302) Comunicar, para públicos variados, em diversos contextos, resultados de análises, pesquisas e/ou experimentos – interpretando gráficos, tabelas, símbolos, códigos, sistemas de classificação e equações, elaborando textos e utilizando diferentes mídias e tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC) –, de modo a promover debates em torno de temas científicos e/ou tecnológicos de relevância sociocultural.
(EM13CNT306) Avaliar os riscos envolvidos em atividades cotidianas, aplicando conhecimentos das Ciências da Natureza, para justificar o uso de equipamentos e comportamentos de segurança, visando à integridade física, individual e coletiva, e socioambiental.
(EM13CNT307) Analisar as propriedades específicas dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ou propor soluções seguras e sustentáveis.

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quinta-feira, 11 de abril de 2019

#1 Série "Ciência na Cozinha" - O Cookie Perfeito

Proposta

Objetivos

Descrição

Atividades Experimentais - Sugestões

Dicas

Para saber mais…

Sugestão de duração

Relações com a BNCC

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