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quinta-feira, 11 de abril de 2019

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

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.

quarta-feira, 16 de maio de 2018

Aprendizagem Baseada em Projetos (ABP) - Exemplos

Imagem: Freepik

O presente texto tem como objetivo apresentar de forma resumida algumas possibilidades para trabalhar com projetos na sala de aula ou em outros contextos educativos. A abordagem de projetos permite um trabalho interdisciplinar e/ou transdisciplinar. Tem como pano de fundo aumentar o engajamento dos estudantes e desenvolver habilidades do século XXI como colaboração, pensamento crítico, criatividade e a capacidade de resolver problemas. Também permite promover a formação integral e a autonomia dos indivíduos. Os estudantes são provocados a resolverem problemas reais e contextualizados. Para isso o professor pode identificar uma situação de investigação que emerge do grupo de estudantes ou propor outras situações, sempre garantindo a relevância do tema para os mesmos.Para propor a situação é possível identificar e contextualizar um problema usando jornais, revistas, internet, etc. ou ainda criar uma situação fictícia. Sugere-se que ela seja materializada em um enunciado inteligível que permita ao estudante identificar/formular o problema com clareza. O próprio fato de compreender o contexto e o problema a ser resolvido já é uma atividade muito rica de ensino/aprendizado.

Os conteúdos escolares servem como a fonte de conhecimento para resolver o problema/situação e não como o fim do processo educacional. Quanto maior a liberdade e autonomia do estudante, maiores são as chances de ele se apropriar dos conteúdos e conhecimentos associados à situação bem como de desenvolver habilidades e competências.

A avaliação e orientação por parte do professor precisa se dar ao longo do desenvolvimento do projeto, buscando auxiliar o estudante no desenvolvimento da solução. Características como engajamento, colaboração, pesquisa e aprofundamento em conteúdos (preferencialmente demandados pelo estudante e não pelo professor), autonomia e criatividade, podem ser associados a habilidades e competências e transformadas em critérios avaliativos. A apropriação dos conteúdos curriculares é um item a ser levado em conta, mas não pode se sobressair frente aos demais. Desenvolver a capacidade de pensamento e a autonomia tende a ser mais importante do que a apropriação de conteúdos curriculares, uma vez que essas duas competências são essenciais para que os estudantes possam construir soluções e tomem boas decisões para os desafios que encontram em suas vidas.

A seguir apresentamos alguns exemplos de projetos que podem ser desenvolvidos com os estudantes e que envolvem diversas áreas do conhecimento. Para abordá-los, o professor pode reservar parte do tempo destinado às aulas que já ministra bem como um projeto integrador com outras disciplinas/professores. Também é interessante que os alunos possam participar do planejamento do tempo didático para trabalhar no projeto, e negociem esse tempo com o professor. Reforçamos que as propostas a seguir são exemplos de projetos que poderiam serem desenvolvidos na escola. É muito importante estar atento a temas e questões colocadas pelos estudantes e associados ao contexto de vivência deles, sob pena de os projetos se mostrarem vazios de significado para eles.

* Âncora: é a materialização do problema que envolve o projeto em uma frase/parágrafo.

EXEMPLOS DE PROJETOS E POSSIBILIDADES DE OBJETIVOS

Projeto - Guerra Fria e Exploração Espacial

Objetivos

Identificar características da guerra fria;
Reconhecer a guerra fria em seu contexto histórico e sua correlação com causas e consequências à configuração política e econômica mundial;
Apresentar características ideológicas associadas ao conflito;
Investigar e testar características de veículo espaciais;
Exercitar a leitura e interpretação textual;
Estimular a criatividade, o pensamento crítico, a resolução de problemas e a colaboração.

Imagine que você vive em 1957, no meio de uma guerra tecnológica - conhecida como guerra fria - entre duas grandes potências políticas, econômicas e militares mundiais: União Soviética e Estados Unidos da América. Os Soviéticos recrutaram sua equipe para fazer parte de um projeto secreto de prototipagem de veículos espaciais. Sua tarefa é elaborar um protótipo físico e funcional, bem como um relatório indicando quais características dos veículos espaciais são importantes para que tenham um bom desempenho. É importante ainda justificar se você é contra ou a favor do uso de armas de destruição em massa contra os norte-americanos.

Não se esqueça de que você faz parte da União das Repúblicas Socialistas Soviéticas, você sabe o que isso significa? Tome muito cuidado com o que fala e com quem fala.

Projeto - Que Som é Esse?

Objetivos

Explorar conceitos associados ao som (som, ruído, barulho, isolamento acústico, propagação e velocidade do som, onda mecânica, intensidade/volume sonoro, decibéis);
Exercitar a leitura e interpretação textual;
Estimular a criatividade, a resolução de problemas e a colaboração.

Âncora:

Tânia e Ricardo estão brincando com balões, cheios de ar, na sala de casa. Eles devem tomar muito cuidado, pois o irmão mais novo, que ainda é um bebê, dorme no quarto ao lado. Se o balão estourar poderá acordar seu irmão.

Em determinado momento Tânia fica entediada com a brincadeira e decide estourar o balão, mas tentando fazer o mínimo de barulho possível.

Qual estratégia você proporia para Tânia estourar o balão mas fazendo o mínimo de barulho possível? Não se esqueça de construir uma forma de apresentar sua proposta a Tânia e Ricardo.

Projeto - Mobilidade urbana/rural

Objetivos

Explorar conceitos e leis científicos (força, massa, peso, ação e reação, design de estruturas, velocidade);
Exercitar a leitura e interpretação textual;
Estimular a criatividade, investigação, planejamento, resolução de problemas e a colaboração.

Âncora:

Próximo da casa de Nicélio e Novaes há um pequeno riacho com 3 metros de largura. A escola fica localizada no outro lado do riacho, mas todos os dias eles percorrem 5 km a pé para chegar até a escola. Se pudessem atravessar o riacho perto de sua casa, a distância se resumiria a 0,5 km reduzindo o tempo de sua caminhada.

Nicélio então pensou na possibilidade de construir uma ponte pertinho de sua casa para que, juntamente com Novaes, pudesse chegar mais rápido à escola. De que forma ele poderia fazer uma ponte segura para atravessarem a ponte? Quanto tempo eles poderiam economizar com esta solução? Você acredita que vale a pena construir esta ponte? Por quê? Pense e crie uma forma de apresentar seus conselhos a Nicélio.

Projeto - Plantas, doenças e agrotóxicos

Objetivos

Reconhecer patologias em plantas;
Identificar que insetos podem ser portadores de patologias em plantas;
Verificar o desenvolvimento de patologias em plantas;
Conhecer, produzir e testar formas de evitar patologias;
Explorar conceitos químicos como solução, solubilidade, concentração, misturas;
Exercitar a leitura e interpretação textual;
Estimular a criatividade, o pensamento crítico e a colaboração.

Âncora:

Othon resolveu plantar alguns temperos em sua casa. Um dos temperos de sua horta é o manjericão, excelente ingrediente para produzir pizzas deliciosas. Entretanto Othon desconfia que seus pés de manjericão estão com algum tipo de doença, porque aparecem manchas nas folhas como mostrado na imagem abaixo.

Como você poderia ajudar Othon a resolver o problema de sua plantação, e quem sabe saborear uma de suas deliciosas pizzas?

Se você possui outras sugestões ou experiências descreva-as nos comentários.;)

Referências (para saber mais)

BENDER, W. N. Aprendizagem Baseada em Projetos: Educação diferenciada para o século XXI. Porto Alegre: Penso, 2014 .

SCHNEIDER, B.; BUMBACHER, E.; BLIKSTEIN, P. (2015). Discovery versus direct instruction: Learning outcomes of two pedagogical models using tangible interfaces. Proceedings of the Computer Supported Collaborative Learning (CSCL) Conference. 1. 364-371. Disponível em < https://pdfs.semanticscholar.org/4cbf/fc81c09db784ba81a394efc8fe26aa9b3ac7.pdf >. Acesso em 10 de abril de 2018.

FURMAN, M. O Ensino de Ciências no Ensino Fundamental: Colocando as Pedras Fundacionais do Pensamento Científico. São Paulo: Sangari Brasil, 2009. Disponível em < http://www.famesc.edu.br/biblioteca/biblioteca/ebooks/O%20ensino%20de%20Ci%C3%AAncias%20NO%20ENSINO%20FUNDAMENTAL.pdf >. Acessado em 10 de maio de 2018.

HALVERSON, E. R.; SHERIDAN K. M. The Maker Movement in Education. Harvard Educational Review Vol. 84 No. 4 Winter 2014. Disponível em < http://hepg.org/her-home/issues/harvard-educational-review-volume-84-number-4/herarticle/the-maker-movement-in-education >. Acesso em 10 de maio de 2018.

MANNRICH, J. P. Você ensina ciências por completo ou só pela metade? Baú de Ciências, 2016. Disponível em < http://www.baudeciencias.com.br/blog/artigo/voce-ensina-ciencias-por-completo-ou-pela-metade.html >. Acesso em 10 de maio de 2018.

PIETROCOLA, M. As ilhas de racionalidade e o saber significativo: o ensino de ciências através de projetos. Ensaio – Pesquisa em educação em ciências, v.2, n.1, 2000. Disponível em < http://www.scielo.br/pdf/epec/v2n1/1983-2117-epec-2-01-00088.pdf >. Acesso em 10 de maio de 2018.

SAMAGAIA, R.; DELIZOICOV. D. Educação científica informal no movimento “Maker”. X Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências – X ENPEC Águas de Lindóia, SP – 24 a 27 de Novembro de 2015. Disponível em < http://www.abrapecnet.org.br/enpec/x-enpec/anais2015/resumos/R0211-1.PDF >. Acesso em 10 de maio de 2018.

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