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Vantagens e desvantagens do uso da informática

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2. REVISÃO DA LITERATURA

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  1. 1. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química 2. REVISÃO DA LITERATURA 2.1. TIC e Educação A sociedade em que vivemos hoje, e por estar em constante mudança, exige um grande desafio ao sistema educativo. As TIC participam de forma imperativa para que o sistema possa responder às necessidades. De facto, elas tornaram-se uma realidade desde as grandes multinacionais às pequenas empresas, das instituições públicas aos estabelecimentos de ensino e até às nossas casas. As TIC são um instrumento para a educação e a formação ao longo da vida porque dão acesso a conhecimentos e oferecem possibilidades de soluções individuais. De facto, quando a educação e a formação se baseiam nas TIC é possível escolher estudar num lugar onde é possível combinar estudos com outras obrigações. Uma das características básicas das TIC é o facto de um único meio electrónico de comunicação suportar todo o tipo de informação, desde os tradicionais documentos de texto, a análises matemáticas e financeiras, passando por imagens, som e vídeo. No entanto, esta multiplicidade de conceitos, técnicas, equipamentos e programas pode tornar as TIC num obstáculo difícil de transpor, para alguns. Nestes casos caberá à escola reduzir as diferenças culturais e possibilitar a utilização de recursos tão importantes em quase todas as profissões. (Adell, 1997) As novas tecnologias apresentam três grandes vantagens: 1 – Facilitam o acesso a diferentes fontes de conhecimento; 2 – Permitem combinar diferentes domínios que se desejem estudar; 3 – Constituem um instrumento pedagógico que permite conjugar diferentes programas e métodos de educação e formação. Ao nível do ensino, podem-se destacar ainda duas vantagens no uso destas tecnologias: - O contexto pessoal, ou seja, a forma como professores e alunos usam o computador independentemente da sua relação pedagógica. Neste caso, as vantagens dos computadores compreendem a rapidez de execução de tarefas, 8
  2. 2. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química a facilidade de pesquisa de inúmeros assuntos, a possibilidade de formação à distância, partilha de experiências, entre outras. - O contexto educativo, incluindo o contexto da aula e o contexto da relação pedagógica fora da sala de aula. Aqui as vantagens assentam na possibilidade de interacção diferenciada que o professor estabelece com os alunos perante o uso de um determinado software educativo, na comunicação à distância (e-mail), etc (Paiva, 2002 a). Se é verdade que a função da escola é educar os futuros cidadãos, as TIC deverão ajudar a pôr em prática os princípios de uma escola democrática: igualdade de oportunidades, formação crítica dos futuros cidadãos e adaptação das crianças à sociedade. A principal vantagem do multimédia e do hipermédia em educação é que facilitam a concretização de diversos objectivos pedagógicos. A forma de trabalhar numa sala de aula transforma-se totalmente com a sua aplicação, uma vez que é mais do que um conjunto de ferramentas poderosas e atraentes. O ensino das ciências, sobretudo, é positivamente alterado e facilitado com as TIC. Para a total compreensão de um conteúdo o professor deve apostar em abordagens, assentes em metodologias tão diferentes quanto possível: narração, exposição, investigação, experimentação, simulação, etc. Desta forma, e devido aos vários ritmos de aprendizagem dos alunos, o professor conseguem atingir e sensibilizar um maior número de alunos. Uma abordagem múltipla permite também que o próprio professor enfrente diversas formas de compreensão do mesmo assunto. As TIC enriquecem os tradicionais processos de ensino aprendizagem já que proporcionam aos alunos e professores ambientes de aprendizagem mais participada e fomentam a tomada de decisões sobre o que se quer aprende e ensinar. As redes de comunicação actuais são a base da realidade social, profissional e escolar. Ao aproveitar a interactividade global promove-se, necessariamente, a aprendizagem colaborativa através de fóruns de discussão, chats (para comunicação em tempo real e troca de ficheiros), roteiros de 9
  3. 3. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química exploração. Estes últimos proporcionam trabalho de grupo aproveitando a Internet. Uma sala de aula com computadores ligados em rede é também um óptimo meio de trabalho em grupo, e promove a construção do saber nu processo de ajuda mútua e de partilha de problemas e necessidades (Paiva, 2002 a), (Paiva, 2005). 2.1.1. As TIC na Escola Para que os objectivos de um ensino democrático sejam atendidos, não basta o oferecimento de equipamento informático às escolas. Mais do que isso, todos os participantes da actividade educativa (alunos, pais, professores e autarcas) se devem integrar no projecto da introdução das TIC na escola. Com a chegada de tantos computadores às escolas vão ser criadas intranets (redes locais), exigindo obras nos respectivos edifícios. Todo o equipamento informático poderá ser alojado em diferentes pontos: bibliotecas, centros de recursos, laboratórios de informática, laboratórios de ciências, clubes e salas de aulas. A forma de equipamento das escolas não é generalizada, quer em termos de tipologia, quer em termos de quantidade. Deve-se estabelecer um mínimo e um “desejável” para uma escola dinâmica, nível este determinado pela natureza dos projectos educativos e pelo número de alunos e professores envolvidos. No entanto, mais do que estes projectos, será a formação de professores e a integração das TIC no currículo que irá determinar a sua utilização. De facto, em Portugal têm sido feitos progressos no fornecimento de equipamento informático às escolas e na formação especializada dos professores. Ao mencionar equipamento informático de uma escola, engloba-se computadores, periféricos indispensáveis, redes cliente-servidor, bem como a respectiva assistência técnica e manutenção (garantidas por contratos entre escolas com empresas de hardware). Além disso, todo o pessoal, mesmo o não docente, deverá estar preparado com formação profissional com perfil técnico. A integração das TIC nas escolas conta ainda com obstáculos pedagógicos. Em primeiro lugar, saber utilizar uma máquina não significa que 10
  4. 4. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química já se saiba transformá-la numa ferramenta pedagógica. Além disso, produtos multimédia muito originais não implica que sejam ferramentas que permitam redescobrir o prazer de aprender. Deve salientar-se também que a integração das TIC não garante por si só eficácia pedagógica. Ou seja, não só existem produtos multimédia que são maus produtos pedagógicos, como também há muito bons produtos multimédia mas cujas utilizações pedagógicas são péssimas. A escola pode usar produtos multimédia que não tenham sido construídos a pensar exclusivamente no ensino, desde que eles apresentem qualidade estética e coerência lógica. Aliás, a implementação das TIC pressupões que a formação de professores seja muito rigorosa: mais do que saber manipular computadores, eles deverão ser capazes de reflectir criticamente sobre as TIC e a sua utilização pedagógica. Muitos produtos não são mais do que bonitas embalagens com velhos conteúdos e velhas pedagogias; o que é importante é que se analise de forma crítica as possibilidades de aprendizagem das TIC. Os produtos multimédia são extremamente sedutores na medida em que reúnem em simultâneo imagem, cor, som, animação e efeitos visuais e sonoros, embora se deva ter em atenção o seu uso. Para todos os alunos, no entanto, a utilização planeada e ponderada permite (Correia, 2003 a): 1 – Desenvolver uma competência de trabalho em autonomia porque os alunos dispõem desde muito novos a uma vasta variedade de ferramentas de investigação; os alunos passam a ser responsáveis pelas suas aprendizagens. 2 – Ampliar as capacidades de análise, reflexão, confrontação, verificação, organização, selecção e estruturação porque as informações não estão muna única fonte. Se o aluno não for capaz de seleccionar, as informações limitam-se a ser uma “acumulação” de saberes e não “conhecimento”. 3 – Conhecer e compreender outras culturas. 4 – Criar sites: neste trabalho os alunos estruturam ideias, organizam- nas espacialmente com preocupação estética, realizam pesquisas históricas, geográficas e culturais, recolhem imagens, som vídeo, etc. 11
  5. 5. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química 2.1.2. Potencialidades e limitações pedagógicas das TIC Apresentam-se abaixo algumas das reconhecidas potencialidades das TIC (Almeida, 2004), (Wild, 1996). A1. Ajuda o aluno a descobrir o conhecimento por si: é uma forma de ensino activo em que o professor ocupa um lugar intermédio ente a informação e os alunos, apontando caminhos e avivando a criatividade, a autonomia (pois é grande a variedade de fontes de informação e têm que escolher) e o pensamento crítico. Existe uma grande relação reflectiva e interventiva entre o aluno e o mundo que o rodeia. A2. Promove o pensamento sobre si mesmo (metacognição), a organização desse pensamento e o desenvolvimento cognitivo e intelectual, nomeadamente o raciocínio formal. A3. Impulsiona a utilização, por parte de professores e alunos, de diversas ferramentas intelectuais. A4. Enriquece as próprias aulas pois diversifica as metodologias de ensino – aprendizagem. A5. Aumenta a motivação de alunos e professores. A6. Amplia o volume de informação disponível para os alunos, que está disponível de forma rápida e simples. A7. Proporciona a interdisciplinaridade. A8. Permite formular hipóteses, testá-las, analisar resultados e reformular conceitos, pelo que estão de acordo com a investigação científica. A9. Possibilita o trabalho em simultâneo com outras pessoas geograficamente distantes A10. Propicia o recurso a medidas rigorosas de grandezas físicas e químicas e o controlo de equipamento laboratorial (sensores e interfaces). A11. Cria micromundos de aprendizagem: é capaz de simular experiências que na realidade são rápidas ou lentas demais, que utilizam materiais perigosos e em condições impossíveis de conseguir. A12. A aprendizagem torna-se de facto significativa, dadas as inúmeras potencialidades gráficas. A13. Ajuda a detectar as dificuldades dos alunos. A14. Permite ensinar através da utilização de jogos didácticos. 12
  6. 6. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química Mas as tecnologias apresentam igualmente uma “lista” de limitações da sua utilização, a citar: B1. As barreiras às inovações tecnológicas que naturalmente surgem nas escolas, conservadoras por natureza, pelo que necessitam de acções de sensibilização às inovações. A escola terá que interiorizar que já não é o único meio de transmissão de conhecimento B2. Escassez de software de elevada qualidade técnica e pedagógica. A produção deste material implica um trabalho colaborativo de pedagogos e programadores. B3. O grande número de alunos, que por dificuldades económicas, não possuem computador. B4. A falta de formação inicial e contínua dos professores para o uso das tecnologias e respectivo aproveitamento pedagógico. Muitas vezes os professores não gostam das tecnologias, não se sentem confortáveis a empregá-las, pelo que não as usam nem incentivam a usá-las. B5. A falta de conhecimento sobre o impacto do uso das TIC no contexto educativo. B6. A escassez de tempo, que é indispensável na aprendizagem das tecnologias e na preparação das aulas. B7. A utilização inadequada de muito material tecnológico, tido como pedagogicamente enriquecedores. B8. A ausência de sites específicos para todos os conteúdos, promovendo a navegação livre pela Internet. B9. Altera-se a relação professor/aluno: torna-se muito mais distante porque o trabalho é muito mais autónomo. B10. Passividade e desinteresse dos alunos porque recebem “tudo pronto”. 2.1.3. Integração das TIC na Escola e no currículo A forma como as TIC são integradas nas escolas pode e deve variar: o importante é que hajam objectivos bem definidos e coordenação de modo que todas as iniciativas estejam subordinadas a um Projecto Educativo. Uma 13
  7. 7. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química pedagogia de projecto é muito mais eficaz porque em vez de uma aprendizagem técnica utilizam-se as tecnologias tendo em vista um objectivo. De facto, para o total aproveitamento das suas vantagens, as TIC necessitam de planeamento adequado, de uma estratégia educativa centrada no aluno, de professores correctamente formados e actualizados e de uma escola receptiva às inovações (Almeida, 2004). A inserção das tecnologias é problemática e constitui um desafio para escolas e professores. Estes têm evidente dificuldade em aplicar os conhecimentos adquiridos sobre as TIC na prática lectiva, devido às mudanças que implicam para essas mesmas práticas. As TIC são mais do que veículos de informação, ferramentas ou instrumentos educacionais: possibilitam novas formas de ordenação da experiência humana, com múltiplos reflexos na área cognitiva e nas acções práticas, ao possibilitar novas formas de comunicação e produção de conhecimento, transformando a consciência individual, na percepção do mundo, nos valores e nas formas de actuação pessoal. Os professores reconhecem que a escola está desactualizada em relação à sociedade e que os alunos estão cada vez mais desinteressados pelas actividades escolares tradicionais. Por estes motivos, tentam introduzir as tecnologias nas práticas educativas, embora não tenham conhecimento profundo do seu potencial pedagógico. Assim, a inserção das tecnologias limita-se, em muitos casos, a evidenciar o seu carácter atractivo, sem que se toquem questões – chave dos processos pedagógicos, como o currículo, a avaliação, a relação professor – aluno, as novas formas de aprender e construção do conhecimento (Correia, 2003 a), (Paiva, 2002 c). Uma vez que o tipo de actividades está centrado no aluno e no desenvolvimento das suas competências, o papel do professor altera-se, sendo necessários professores com um perfil diferente do tradicional. Estes devem ser capazes de decidir qual a melhor metodologia que se adapta aos objectivos da aprendizagem a realizar e como utilizar as TIC e identificar as metodologias adequadas para as integrar no ensino. A metodologia é baseada na participação dos alunos e, por isso, o professor deixa de deter e avaliar o conhecimento, para facilitar e motivar a aprendizagem. Ele terá como função 14
  8. 8. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química proporcionar experiências diversas visando o desenvolvimento das competências desejáveis: promover discussões, disponibilizar acesso à informação, promover experiências de aprendizagens diversificadas, etc. O novo professor assume funções pedagógicas, necessariamente, mas deverá ser também coordenador e gestor de recursos e preparador de equipamentos. Assim, é necessária a formação técnica ao nível das ferramentas e instrumentos – competência técnica – mas também a aquisição e desenvolvimento de novas competências didácticas e pedagógicas. (Brás, 2003). A importância das escolas portuguesas estarem ligadas à Internet reside na promoção do acesso às tecnologias em si e à infra-estrutura de comunicação, tornando-as um novo espaço aberto a interacções não lineares. Doutro modo, a escola transforma-se num ponto articulador da produção de conhecimentos, cultura, do estabelecimento de relações e de dinâmicas de aprendizagem. A Internet possibilita à escola fazer parte de uma comunidade mais vasta, de uma rede educacional, onde os limites espaciais e temporais são relativos e dá-se origem a um universo em que o real se (con)funde com o virtual, e os limites são os da comunicação em rede. Apesar de todos os avanços tecnológicos, é na dinâmica pedagógica que a estrutura escolar tem dificultado as inovações, uma vez que a sua dimensão ainda é tradicional. A implementação de um trabalho colectivo e a criação de outras formas de gerir tempos, espaços e conteúdos é, por isso, muito dificultada, reforçando a imagem de que a escola está ultrapassada em relação aos espaços e tempos exteriores a ela. Para que este novo e inovador estilo de aula seja implementado, o professor deve saber manusear o computador e perceber as potencialidades das tecnologias para a transformação das práticas pedagógicas. É preciso perceber como as TIC criam novos espaços colaborativos e interactivos de aprendizagem. Ou seja, é necessário uma mudança de atitudes, de concepções, novas aprendizagens e novas formas de aprender. É a formação inicial que tem a responsabilidade de preparar os professores para um espírito de abertura à mudança permanente, de fomentar o gosto pela aprendizagem 15
  9. 9. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química contínua e de receptividade à inovação e renovação pedagógica (Bonilla, 2002). Como os currículos escolares estão organizados por disciplinas, as tecnologias acabam enquadradas numa disciplina (Programa das TIC, 2003). Esta organização, conjugada com a forma de distribuição dos tempos dos professores, dificulta o trabalho conjunto e a proposta de outras formas de organização curricular. Além disso, quando são promovidas actividades diversificadas, mantém-se a ideia de que as TIC são apenas ferramentas para tornar o trabalho da sala de aula mais atractivo, pelo que os projectos de uso das tecnologias são vistos como um trabalho separado do desenvolvido na sala de aula. Assim, a inserção das TIC no quotidiano escolar deve ser no sentido de fortalecer e articular um conjunto de acções mais continuadas. De facto, o trabalho cooperativo é promovido, a relação professor - aluno torna-se menos hierárquica, os alunos interferem mais na aula uma vez que os temas são actuais e têm acesso à Internet, extrapolando o limite da sala de aula e os conteúdos disciplinares (Correia, 2003 a). Ainda não é clara a diferença entre usar as tecnologias de informação e comunicação e a sua integração curricular. Usar curricularmente as tecnologias, pode implicar utilizá-las para os mais diversos fins, sem um propósito claro e exclusivo de aprender um conteúdo. Por outro lado, essa integração curricular implica o seu uso para aprender um conceito ou um processo numa determinada disciplina curricular. Trata-se de valorizar as possibilidades didácticas das TIC com objectivos e fins educativos; ao integrá- las no currículo significa aprender através delas mais do que aprendê-las. De uma forma global, integrar as TIC significa fazer parte de um currículo, englobá-las harmoniosamente com os restantes componentes desse currículo; é utilizá-las como parte integral e não como um apêndice ou recurso periférico. Integração curricular de TIC significa inclui-las no desenvolvimento do próprio currículo, para apoiar uma disciplina ou conteúdo; são ferramentas que estimulam a aprendizagem, pelo que se tornam “invisíveis” perante professor e alunos pois estes aproveitam o que elas têm de mais proveitoso. Mas quando se fala em integração da tecnologia ao currículo, o centro é a tecnologia: 16
  10. 10. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química aprender as TIC aparece como foco de atenção, sem objectivo curricular de aprendizagem. Currículo é tudo o que se considera conveniente desenvolver na prática educativa e implica todos os aspectos relativos ao ensino e aprendizagem; um conjunto de resultados de aprendizagem e princípios e concepções didácticas que se implementam na prática. Integração curricular inclui… Não é integração curricular de TIC… C1. Utilizar para planificar estratégias para C7. Colocar computadores na sala sem facilitar a construção do aprender; preparar os professores para a sua integração; C2. Usar as tecnologias na aula; C8. Levar os alunos à sala de informática sem C3. Usar as tecnologias para apoiar as um propósito curricular claro; turmas; C9. Substituir 30 minutos de leitura por 30 C4. Usar as tecnologias como parte do minutos de trabalho com o computador em currículo; temas de leitura; C5. Usar as tecnologias para aprender um C10. Proporcionar trabalho com enciclopédias, conteúdo de uma disciplina; folhas de cálculo ou processadores de texto, C6. Usar software educativo numa sem um objectivo definido; disciplina. Tabela 1 – Integração curricular das TIC Reconhecem-se três níveis para a integração curricular das TIC (Sánchez, 2002): 1. Aprendizagem – conhecer, aprender e dar os primeiros passos na aprendizagem das TIC. O objectivo é vencer o medo e descobrir as potencialidades. Uma vez que é uma fase de iniciação, o seu uso não implica fins educativos. 2. Uso – implica o conhecimento e utilização nas mais diversas tarefas, sem um propósito curricular definido. Professores e alunos adquirem cultura informática e usam as tecnologias para preparar aulas, apoiar tarefas administrativas. Usam-se as tecnologias mas o propósito não é o mais relevante pois não servem para uma necessidade de aprendizagem, embora seja certo que apoiam as necessidades educativas. 17
  11. 11. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química 3. Integração – consiste em integrá-las no currículo para um fim educativo específico e um propósito explícito na aprendizagem. Os alunos usam software educativo que simula diversos cenários, manipulam ema série de variáveis. As TIC são incorporadas e integradas pedagogicamente na aula. No entanto, o objectivo principal é a aprendizagem e assim a tecnologia em si deve passar despercebida. A complexidade destes três níveis podem ser representados graficamente, em função do tempo, da seguinte forma: complexidade integração uso Figura 1 - níveis para a integração curricular das TIC aprendizagem em função do tempo. tempo 2.1.3.1. Integração de TIC no Ensino básico A reorganização curricular do ensino básico integra as TIC e considera que a sua utilização deverá ter uma forma transversal, ao lado do domínio da língua e da valorização da dimensão humana do trabalho. É por este motivo que as TIC passam a ter presença na acção pedagógica em todas as áreas disciplinares e áreas curriculares não disciplinares. A finalidade da nova disciplina de TIC, no 9º ano, é promover a utilização generalizada, autónoma e reflectida das tecnologias e pretende ser uma mais- valia na formação dos alunos, promovendo as suas capacidades e aptidões para pesquisar, gerir, tratar e difundir informação. Com esta disciplina, o Ministério da Educação, tem o objectivo de desenvolver competências básicas e criar condições para o aluno produzir os seus próprios materiais, investir na sua aprendizagem ao longo da vida e, ao mesmo, tempo, ter acesso a 18
  12. 12. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química certificações externas consequentes das exigências do mercado de trabalho e fazer face aos desafios da globalização. Assim, um dos objectivos da integração do ensino das TIC é preparar os jovens com competências mínimas para pertencer ao mundo do trabalho, caso cumpram apenas a escolaridade obrigatória. Segundo o ex-Ministro David Justino, “o importante é que o computador não seja apenas uma máquina de escrever ou de calcular, as que se tire dele o maior proveito ao nível das ferramentas de trabalho para que os jovens possam ganhar competências profissionais. E isso só será possível através do ensino.” (TIC, 2005) (Presença das TIC, 2004). Ao longo do ensino básico os alunos devem realizar as suas aprendizagens com as TIC e sobre as TIC. No final desse percurso de escolarização, os alunos deverão, pelo menos, saber utilizar as TIC de forma adequada. Dado o carácter transversal das novas tecnologias da informação e comunicação, a sua integração no currículo do ensino básico pressupõe que venham a existir conteúdos digitais adequados aos vários ciclos (incluindo a educação pré-escolar). 2.1.3.2. Integração de TIC no Ensino Secundário Neste nível de ensino procura-se inteirar saberes e competências no domínio das TIC que permitam oferecer aos alunos a formação necessária a uma sociedade de informação e conhecimento. Esta integração faz-se à custa da promoção e domínio das ferramentas de informação e comunicação. Deste modo, os programas disciplinares devem incorporar as TIC a nível de conteúdos e ao nível do seu desempenho, enquanto ferramentas de ensino/aprendizagem. A integração das TIC assume diferentes configurações, conforme as disciplinas: - utilização de software genérico (processador de texto, folha de cálculo, base de dados, navegador na Internet, correio electrónico, etc); - utilização de software específico de cada disciplina; - utilização de ambos em trabalhos de projecto individuais ou de grupo; 19
  13. 13. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química - Utilização dos meios de comunicação (envio e recepção de correio, acesso a redes locais e Internet, criação de páginas, etc) Em qualquer dos ensinos, propõe-se uma abordagem instrumental e transversal do uso das TIC, que permitam a consolidação de um conjunto de competências básicas. 2.1.4. Software Educativo A integração das tecnologias até à década de 80 era perspectivada sob três pontos de vistas. Como “tool” (programas do tipo processador de texto, folhas de cálculo ou bases de dados facilitam as actividades diária, científica e docente), “tutor” e “tutee” (ajuda o aluno a participar na sua aprendizagem, fomenta a metacognição, confronto das ideias alternativas do aluno com as ideias da escola, etc). Alguns educadores advogavam o seu uso como ferramentas (folhas de cálculo, processadores de texto), os que o viam essencialmente como auxiliares de ensino (tutoriais, simulações, exercícios) e os que acreditavam que o seu potencial se encontrava na programação. No entanto, cada uma destas utilizações tinha o seu lugar. Como o mundo está em constante mudança, não é possível confinar os objectivos da educação a conhecimentos ou competências específicas. A ênfase deverá ser colocada em outras capacidades como o aprender a aprender, que ajudará os cidadãos, no futuro, a lidar com as inevitáveis mudanças. O conhecimento, em rápida desactualização, implica o desenvolvimento de estratégias metacognitivas e a aposta na formação contínua. Trata-se de formar pessoas preparadas para a nova sociedade, a Sociedade da Informação. Trata-se de formar não conhecedores mas aprendedores (Pereira, 2003). 20
  14. 14. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química Conhecedor Aprendedor Consulta a informação do passado. Projecta a informação no futuro. Acomoda e armazena factos e conceitos Aplica e experimenta o conhecimento. sem os relacionar. Cria e elabora redes conceptuais. Aplica os conhecimentos em problemas Cria soluções específicas para cada específicos. problema. Modifica os estímulos externos para se Modifica a compreensão para explicar os adaptarem à compreensão. estímulos. È passivo, espera que lhe chegue a É pró-activo – procura avidamente novas informação. experiências. Tabela 2 – Diferenças entre alunos “Conhecedores” e “Aprendedores” Proporcionar experiências de aprendizagens onde o aluno possa experimentar e aplicar o conhecimento é proporcionar a construção do conhecimento pelo indivíduo. Interagindo com o mundo que o rodeia, constrói, testa e refina representações cognitivas de modo a compreender esse universo. Para muitos educadores não é possível construir um currículo que reflicta características construtivistas sem as tecnologias. As metodologias construtivistas assentam em alguns preceitos fundamentais: - Dar relevo a competências ancorando-as em experiências de aprendizagem significativa, autêntica e altamente visuais. - Desempenho de um papel activo por parte dos alunos em actividades interactivas e problemas motivantes. - Ensinar os alunos a trabalhar em conjunto na resolução de problemas quer em grupo quer em actividades de colaboração. - Ênfase na motivação com actividades motivadoras (Brás, 2003). Nomeadamente nas Ciências Físico-Químicas, o uso do computador tem sofrido algumas evoluções. Se os primeiros eram usados nos cálculos científicos (simulações, análise numérica, etc.) e como auxiliares de elaborações teóricas, hoje eles são usados em tempo real na aquisição de dados e como controladores de experiências. Salienta-se o uso cada vez mais frequente de sistemas periciais quer na investigação, quer no ensino. No 21
  15. 15. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química entanto, a investigação faz-se no sentido da miniaturização, rapidez e arquitectura dos computadores. Em Físico-Química algumas das funcionalidades dos computadores são as seguintes: D1. Controlo de Experiências: uma grande parte dos aparelhos laboratoriais tem processadores incorporados para realizar tarefas como detecção de erros, calibração, ajuste para condições especiais, etc. D2. Aquisição de dados e controlo experimental: permite utilizar o computador no controlo de experiências com elevada precisão e de onde se tira partido das potencialidades do computador (rapidez de cálculo, grafismo, etc). D3. Modelação e Simulação: a elaboração de modelos conceptuais ajuda na compreensão dos fenómenos naturais. Não devem ser esquecidas as suas limitações e o papel fundamental do professor na sua utilização. É importante salientar que uma simulação em computador não substitui a experiência laboratorial; como as suas potencialidades são diferentes, a sua utilização deve ser complementar. D4. Armazenamento de informação: a utilização dos computadores como base de dados é extremamente vantajosa, bem como os programas que permitem trabalhá-las. (ex: bases de dados de espectros de massa, IV, e ressonância magnética, Chemical Abstracts, etc). D5. Resolução de Problemas: existem programas importantes para a elucidação de estruturas e síntese de compostos complexos. D6. Representação gráfica de dados e estruturas: a importância dos gráficos está na possibilidade dos químicos e dos físicos os poderem manipular (mudança de escala, por váris estruturas complexas em contacto, rotação, etc) e poderem fazer uma tratamento interactivo dos resultados. D7. Cálculos numéricos: a facilidade e rapidez de cálculos dos computadores é aproveitada quer na Física (Física Nuclear, por exemplo), quer na Química (cálculos, quânticos, simulação do comportamento de sólidos e líquidos, dinâmica das reacções químicas, etc) (Correia, 2003 a). D8. Exercícios e prática: É uma modalidade de programa que possibilita o exercício de certas habilidades. Quando bem elaborado e adequado, pode ser um óptimo auxilio de treino. Uma das suas grandes vantagens é a grande interacção entre utilizador e programa, porque requer a resposta frequente do 22
  16. 16. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química aluno, oferece feedback imediato e explora as características gráficas e sonoras do computador. Com este tipo de programa, o professor fica munido de uma imensidão de exercícios com diferentes graus de complexidade. Se o software, além de apresentar o exercício, recolher as respostas, o professor verifica a performance do aluno, embora seja impossível avaliar as causas dos erros. Este método é pobre em termos pedagógicos mas bastante útil. D9. Aplicativos: São programas voltados para aplicações específicas (processadores de texto, folhas de cálculo, bases de dados) que, embora não tenham sido desenvolvidas com fim educacional podem ser usadas em diversas disciplinas. D10. Jogos: Apesar promoverem a aprendizagem, pretendem ser divertidos. Estes jogos são normalmente executados sob o comando de um conjunto de regras bastante claras e há sempre um vencedor, mesmo quando o jogador disputa com o computador! Embora divertidos, a competição desvia a atenção do aluno do conceito envolvido no jogo, que geralmente é simples, e é incapaz de discernir quais as causas de falha do jogador. Para tornear estes problemas, o jogador, após falhar, deve reflectir sobre a causa do engano e tomar consciência do erro conceptual envolvido (Almeida, 2004). D11. Tutoriais: transmitem a informação de uma forma pedagogicamente organizada, como um livro animado ou um vídeo interactivo. Os conteúdos dividem-se segundo um tema central e várias ramificações, planeadas para proporcionar uma instrução mais detalhada e acessível. O sistema é gerador de uma lógica específica a ser usada pelo aluno; além disso, é capaz de acumular informação sobre o aluno e decidir, automaticamente, se o aluno, ao cometer um erro, deve passar por uma sequência instrucional. Estes sistemas não permitem uma intervenção profunda no processo de ensino-aprendizagem. Por outro lado, permite que o aluno aprenda com o seu próprio ritmo e através de métodos mais apelativos do que o papel: animação, som e interactividade. D12. Sistemas tutoriais inteligentes: baseia-se na articulação de três módulos: um módulo de conhecimento (em que reside o conhecimento dos peritos), outro que modela a aprendizagem, explicando as modificações cognitivas ocorridas no aprendiz, e o módulo tutorial que decide sobre a estratégia a seguir, tendo em conta o traço de aprendizagem e o campo de conhecimentos (Correia, 2003 a). 23
  17. 17. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química Apesar da sistematização apresentada, não há verdadeiramente famílias estanques de software educativo, ou seja, a verdadeira riqueza de um produto consiste em englobar vários itens. Por exemplo, um protótipo destinado a resolver exercícios pode incluir uma etapa tutorial, uma fase de pratica dos mesmos, outra de avaliação (para que o aluno tenha noção do que já aprendeu e onde errou) e ainda uma secção onde se desenvolve o tema em causa em termos teóricos. 2.1.5. Avaliação de Software Educativo Desde que o computador começou a fazer parte do processo educativo que surgiu também a necessidade de esclarecer qual a forma de lhe retirar o maior proveito. Para responder a esta necessidade surgiu o software educativo, desenvolvido por muitas empresas para apoiar todos os níveis de ensino. Há, no entanto, alguns aspectos a ter em conta no uso de software educativo e do próprio computador como ferramenta didáctica (Alarcón, 2002): O computador e o software educativo são ferramentas, pelo que as suas vantagens dependem apenas do uso que se lhe dá. Nem um nem outro resolvem os problemas de ensino e aprendizagem: o professor tem o poder de os utilizar da maneira que for mais conveniente. Dada a grande variedade de software educativo que existe no mercado, é preciso saber seleccioná-lo de acordo com as próprias necessidades. Na escola deve-se reflectir acerca das novas necessidades educativas que surgem perante a nova sociedade “tecnológica”: desenvolver capacidade crítica dos alunos face ao excesso de informação, assim como uma alfabetização adequada nas novas tecnologias. Pode-se considerar software educativo como todo o produto que pode ser utilizado como apoio à educação, quer como material de consulta, quer como instrumento especialmente concebido com o objecto explícito de ensinar conteúdos programáticos. Também se pode classificar este material conforme o meio de distribuição utilizado, em disco (CD) ou se está disponível na Internet. Este 24
  18. 18. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química aspecto marca diferenças importantes na utilidade educativa destes instrumentos: o tipo de estruturas que se podem utilizar num e noutro meio, a amplitude das opções que se podem oferecer, a possibilidade de actualização que se tem, os custos e a relação que permitem estabelecer com os utilizadores. Os critérios usados para avaliar software educativo de divulgação são os mesmos que se usam para o software didáctico. Porém, esta avaliação não depende apenas do produto e si mas também do uso que se lhe quer dar e das necessidades que se querem cobrir com o seu uso. Por exemplo, num software educativo de divulgação e destinado à população em geral, existem menos restrições em torno da linguagem específica. Podem-se generalizar alguns critérios gerais de avaliação de qualquer software educativo: E1. Adequação ao público destinatário Um aspecto básico a avaliar é a adequação da informação (conteúdos, quantidade, organização), da linguagem e do design gráfico (sistema de navegação) ao público alvo. E 2. Aproveitamento do meio A partir deste critério avalia-se o potencial do software para enriquecer a forma como se aborda um tema ou conteúdo específico. Por exemplo, é muito vantajoso que sejam aproveitadas as possibilidades multimédia que o computador é capaz de oferecer. Este critério inclui aspectos importantes que se relacionam com o uso das novas tecnologias: qual o conceito que se tem do computador e das suas potencialidades como ferramenta, e os custos que tal utilização implica quer em casa, quer na escola. E 3. Qualidade de informação Para determinar a qualidade de informação, há que estar atento ao facto de esta ser cientificamente correcta, se está actualizada, se está de acordo com os conteúdos programáticos e se se adequa ao nível de escolaridade. O uso correcto da linguagem, redação e pontuação, são aspectos igualmente relevantes. Segundo uma perspectiva construtivista, o “conhecimento” é sempre contextual nunca está separado do sujeito; no processo de conhecer, o sujeito 25
  19. 19. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química vai adicionando ao objecto uma série de significados, cuja multiplicidade determina conceptualmente o objecto. Conhecer é actuar e compreender, de tal forma que possa ser partilhado com outros. A partir deste conceito de conhecimento, a didáctica construtivista promove situações significativas para que o sujeito construa o seu próprio conhecimento. Estas “situações significativas” consistem em problemas que exigem que o aluno ponha em jogo os seus próprios conhecimentos em busca de uma boa estratégia de solução. A situação contextual é a mais correcta, ou efectiva, se a resolução do problema implica a interiorização do conhecimento que se pretende. Para propiciar aprendizagens significativas, os conteúdos e a actividade e si devem estar adequados e contextualizados a partir dos conhecimentos prévios e dos interesses do público a que se dirige o software. Isto significa que não devem demasiado fáceis nem tão difíceis que produzam uma perda de interesse por parte do utilizador. Outro actor importante na avaliação é a interacção. Entende-se interacção como o grau de acção que um software oferece ao utilizador e que favorece a tomada de decisões, a reflexão e a construção do conhecimento. A acção não é de todo física, mas antes representa o trabalho intelectual do aluno. Para que a construção do conhecimento se dê, é necessário que se dê atenção também à forma como estão desenhadas as actividades, uma vez que elas devem fomentar o descobrimento. Outro aspecto que acarreta uma riqueza didáctica enorme, consiste na capacidade que um software te de ser utilizado numa sala de aula, ou seja, se permite ou não a interacção entre pares. Não está em jogo a competição entre alunos ma sim a discussão e partilha de ideias. Quando a situação promove a comunicação entre os alunos, estes tomas, necessariamente, um papel activo e têm que estruturar mentalmente o seu raciocínio para que o possam transmitir e fundamentar. Neste intercâmbio de ideias os alunos crescem mutuamente e constroem os conhecimentos comunitariamente. É igualmente necessário identificar se um determinado software explora adequadamente os recursos que o computador oferece. Para tal, podem-se formular as seguintes questões: 26
  20. 20. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química F1. Que diferenças concretas existem entre este recurso e outras ferramentas da escola destinadas ao ensino deste conteúdo? F2. Quais as diferenças efectivas que este software contém que não se pode suprimir perante outras ferramentas? F3. Justifica-se a utilização do software perante outras ferramentas mais acessíveis e de menor custo? No caso do software educativo interessa identificar as diferentes estruturas e analisar se o seu uso é pertinente em função dos objectivos propostos pelo programa. Para tal, analisa-se a estrutura do software, ou seja, a forma como estão apresentados os conteúdos e as actividades em função dos recursos do próprio produto. Algumas das estruturas mais comuns são: expositiva, tutorial, simulador, exercício e jogo. O software educativo deve ser, então, escolhido face aos objectivos e conteúdos a que se propõe. Além disso, a avaliação deste critério está ligada à teoria de ensino - aprendizagem: segundo uma teoria construtivista não será a melhor opção escolher um software de exercício, uma vez que apenas iria exercitar os conhecimentos já adquiridos. Assim, avaliar um software educativo requer a análise de vários aspectos, devendo-se ter em conta se esse software é de carácter didáctico ou de divulgação e a sua forma de distribuição (CD ou Internet). Os critérios de avaliação têm importância distinta conforme as necessidades e a forma como se pretende usá-lo. Podem-se retirar três conclusões: - Um software educativo é apenas uma ferramenta entre muitas outras possíveis para o ensino de conteúdos programáticos. - Em determinados momentos, o software educativo pode servir para exercitar e não para ensinar conteúdos. - Um software classificado como de média qualidade pode ser, no entanto, de boa qualidade quando se aplica a um uso específico. Não se deverá também desprezar as muitas outras formas de utilizar o computador de forma didáctica e que proporcionam aos alunos experiências de aprendizagem enriquecedoras (Alarcón, 2002). 27
  21. 21. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química 2.2. A estereoscopia A evolução natural dos animais levou a que muitos deles, incluindo o Homem, perdessem o campo de visão de 360° (proporcionado por olhos laterais e opostos) e adquirissem a visão binocular, ou estereoscopia. Assim, a noção de profundidade e a visão 3D deve-se ao facto de cada um dos olhos visualizar uma cena de um ângulo ligeiramente diferente (Durand, 2003), (Layer 2001). O fenómeno que permite a avaliação das distâncias chama-se paralaxe e é o resultado da comparação das duas imagens obtidas por dois pontos de vista distintos; é graças à interpretação do cérebro das duas imagens 2d de cada um dos olhos, que é possível a visão tridimensional do mundo (Ireland, 2001). É possível verificar a paralaxe realizando a simples experiência de colocar o dedo a cerca de 12 cm do nosso nariz. Se fecharmos o olho direito vemos o dedo numa determinada posição; se trocarmos e fecharmos o olho esquerdo, verifica-se que o dedo dá um pequeno salto. Mas se aumentarmos a distância do dedo ao nariz, o “salto” é cada vez maior e, portanto, a paralaxe é menor. O cérebro tem a capacidade de reconhecer esta diferença entre as imagens e permite comparar as distâncias a que estão os objectos (Trindade, 2002) (Real 3D Displays,2001). Figura 2 – Verificação prática do fenómeno da paralaxe. Os olhos distam cerca de 64 mm e podem convergir e divergir de modo a cruzarem os seus eixos em qualquer ponto, mais perto ou mais longe do nariz. A musculatura responsável pelos movimentos dos globos oculares 28
  22. 22. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química transmite ao cérebro informação relativa ao grau de convergência dos eixos visuais, permitindo-lhe aferir a distância a que ambos se cruzaram naquele momento. Figura 4 – Formação da imagem 3D no cérebro humano. Figura 3 – Relação entre os dois olhos perante o objecto (Trindade, 2002). Charles Wheatstone, em 1838, descreveu pela primeira vez o funcionamento da percepção da profundidade. Segundo ele, a visão estereoscópica é conseguida pela fusão de duas imagens planas do mesmo assunto obtidas de pontos ligeiramente distintos. É possível a partir de duas imagens 2d obter uma imagem 3d. No entanto, existem dificuldades para a sua observação: primeiro é preciso dispor de duas figuras do objecto correspondentes a duas imagens de perspectivas diferentes (com um ligeiro ângulo relacionado com a nossa distância ocular); e segundo, é necessário que cada olho veja apenas a imagem que lhe é destinada e não veja a outra (Durand, 2003). São vários os processos que nos permitem obter imagens estereoscópicas. O princípio de funcionamento de um estereograma consiste em fotografar ou desenhar duas cenas do mesmo objecto, com uma diferença 29
  23. 23. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química de perspectiva entre si. Estas imagens são depois sobrepostas, mas para que seja possível visualizá-las tridimensionalmente, cada cena fica com uma cor (geralmente vermelho e azul) e a imagem é retornada usando uns óculos que obrigam cada olho a ver a “sua” imagem. Tais figuras podem ser obtidas por desenho (usando estratégias geométricas), Figura 5 – Técnica para desenhar em 3D (Trindade, 2002). através de máquinas fotográficas 3D (com duas objectivas estrategicamente colocadas de tal forma que funcionam em simultâneo, ou com um sistema especial de espelhos), Figura 6 – Máquinas fotográficas 3D ou então usando software específico (ao programa são fornecidas duas imagens de diferentes ângulos, e o output é a imagem estereoscópica). Figura 7 - Molécula da cafeína: as duas primeiras imagens são planas e 2d (input) e a última é estereoscópica e 3D (output). 30
  24. 24. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química As figuras facultadas (input) são modelos de bola e vareta em VRML, Virtual Reality Markup Language: trata-se de uma linguagem específica de cenários tridimensionais em formato vectorial. Permite descrever objectos no espaço, animações, incorpora elementos multimédia e ainda possibilita a interacção entre o utilizador e o objecto e entre os objectos. Também a VRML já sofreu algumas evoluções: começou por apenas permitir a definição de cenários estáticos, mais tarde admitiu a incorporação de áudio e scripts e a última versão faculta a criação de ambientes partilhados (Correia, 2003 b), (Trindade, 2002). À disposição do observador, existem diversas técnicas e dispositivos que possibilitam a visualização de tais imagens, a começar com a mais simples que consiste em colocar devidamente um espelho entre as duas imagens ligeiramente diferentes do mesmo objecto. Visão livre paralela - cada olho observa a sua imagem correspondente, mantendo os eixos ópticos paralelos, como se se observasse o infinito. Este método só pode ser usado com imagens cujos centros não distem mais de 65 mm. Aplica-se na visualização de estereogramas de pontos aleatórios em livros. Visão livre cruzada - As imagens observam-se cruzando os eixos ópticos. O par estéreo apresenta-se invertido, ou seja, a imagem da direita encontra-se à esquerda e vice-versa. Para ajudar a visualização, olha-se para um lápis situado entre os olhos e as imagens. Este método deve ser usado para imagens de dimensões superiores a 65 mm entre os seus centros, pelo que a imagem virtual parece mais pequena (González, 2004). Anaglifo - Utilizam-se filtros de cores complementares azul – vermelho, verde – vermelho ou âmbar – azul. A imagem apresentada em vermelho não é vista pelo olho que tem o filtro da mesma cor, mas sim vê a outra imagem em verde ou azul. É um sistema de baixo custo e é empregado em todo o tipo de publicações, assim como em ecrãs de computador ou em telas de cinema. A principal limitação é a alteração das cores, a perda de luminosidade e o cansaço visual após uso prolongado. Geralmente, aplica-se o filtro vermelho ao olho esquerdo e o azul ao olho direito. Um método simples e de baixo custo consiste em imprimir ou projectar as vistas direita e esquerda sobrepostas. 31
  25. 25. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química Deste modo, e utilizando óculos com lentes de celofane azul e vermelha, cada olho selecciona da página ou do ecrã apenas a imagem que lhe é destinada. Contudo, esta técnica destrói a coloração inicial do objecto. Além disso, utilizando-a durante um largo período de tempo, torna-se incómodo e cansativo e pode causar dores de cabeça (González, 2004), (Real 3D Displays, 2001). Figura 8 – Óculos de celofane vermelho – azul e imagem 3D usando a técnica de anaglifo. A técnica de anaglifo consiste em criar a sensação de três dimensões através de uma imagem 2D. Duas imagens do mesmo objecto tridimensional obtidas a partir de duas perspectivas ligeiramente diferentes (uma delas mais à direita e outra mais à esquerda), transporta informação espacial sobre posições relativas e diferentes porções desse objecto 3D. Quando essas duas imagens são combinadas está criada uma ilusão de tridimensionalidade. A cor de cada pixel em cada imagem pode ser representada como uma combinação linear de três cores base. Nos computadores e nas televisões essas cores são o azul, o vermelho e o verde. Num computador, a “quantidade” de cada cor base esta normalmente escalonada entre 0 e 255, o que equivale a um total de 24 bits de informação por pixel. A paleta dos “cinzentos” corresponde a cores formadas pelas mesmas quantidades de azul, vermelho e verde. O anaglifo cria-se colorindo de vermelho a imagem correspondente à perspectiva esquerda do objecto, e de azul ou verde a imagem correspondente ao ponto de vista mais à direita. Se ela for vista através de uns óculos com uma lente vermelha obre o olho esquerdo e uma lente azul ou verde sobre o olho direito, o cérebro é capaz de combinar toda a informação e de a transformar em sensação 3D. Se as imagens que servem de ponto de partida a este trabalho forem monocromáticas, o resultado é de muito maior qualidade (Ireland, 2001). 32
  26. 26. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química Polarização - A luz polarizada é aproveitada para separar as imagens direita e esquerda. O sistema de polarização não altera a coloração das representações, embora haja alguma perda de luminosidade. Usa-se quer na projecção de cinema 3D quer em monitores de computadores através de óculos de polarização. Presentemente, é a metodologia mais económica para uma qualidade de imagem aceitável. É uma técnica mais sofisticada e que evita a distorção da cor é a que inclui o uso de lentes polarizadas. Figura 9 – Óculos polarizados para visualização de imagens 3D. Embora óculos polarizados possam ser económicos, os projectores de imagens polarizadas já não o são. A polarização consiste na orientação dos raios luminosos; o que acontece é que os óculos e a cabeça têm que estar orientados com o projector, caso contrário obtêm-se imagens distorcidas. Outra limitação deste método está em preservar a polarização: a projecção faz-se em ecrãs tipo “espelhado” ou “prateado” (González, 2004), (Real 3D Displays, 2001). Alternado - Com este sistema apresentam-se as imagens esquerda e direita de forma sequenciada, alternada e sincronizada com uns óculos dotados de obturadores de cristal líquido (LCS, Liquid Crystal Shutter ou LCD, Liquid Crystal Display); cada olho vê somente a sua imagem, pois a uma frequência elevada, o “salto” é imperceptível. O campo de emprego é vasto desde os computadores, televisão e cinema 3D de última geração (González, 2004). Figura 10 – Óculos com obturadores de cristal líquido (LCD). 33
  27. 27. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química Actualmente, existem à disposição dos utilizadores uma série de mecanismos electrónicos para observar imagens estereoscópicas, que são, naturalmente, mais dispendiosos e, por isso, mais invulgares. Head Mounted Display (HMD) - É um dispositivo dois visores e os próprios sistemas ópticos geradores de imagem para cada olho. Até agora, o principal campo de utilização e a realidade virtual, em moldes experimentais e a preços proibitivos. Por vezes é considerado como um sucessor moderno do antigo Viewmaster, mas com animação. Com está técnica permanece ainda a limitação da visualização individual, mas é excelente em simulações imersivas. Figura 11 – Head Mounted Display. A resolução da imagem em aplicações realísticas é ainda baixa; apesar dos ecrãs LCD serem óptimos para computadores, eles tornam-se insuficientes para estarem apenas a poucos centímetros dos olhos. Deste modo, os HMD são mais usados para entretenimento (vídeo jogos), apesar do campo militar os requerer, quando o preço não é questão (González, 2004), (Real 3D Displays, 2001)! Monitores Auto – Stereo - Trata-se de monitores que não necessitam de óculos especiais para a visualização. Todos incluem microlentes dispostas paralela e verticalmente sobre o visor do monitor e que geram um pequeno desvio a partir de duas ou mais imagens, normalmente de 2 a 8 (González, 2004). Figura 12 – Monitor Auto-Stereo. 34
  28. 28. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química Liquid Crystral Shutter Glasses - Quase todos os relógios digitais usam na sua constituição cristais líquidos. A propriedade mais relevante é que um sinal electrónico é capaz de tornar um cristal transparente em opaco. Assim, é possível aproveitar esta faculdade para conceber óculos de observação de imagens estereoscópicas: uma das lentes (esquerda, por exemplo) é opaca e o observador vê apenas através da lente direita. Simultaneamente, a imagem do olho direito fica disponível no monitor. Como o processo se inverte, ficando a lente direita opaca, e tal é feito rapidamente, o resultado é que cada olho percepciona imagens diferentes através do mesmo monitor (Real 3D Displays, 2001). Figura 13 - Liquid Crystral Shutter Glasses Autostereo Displays - O que o próprio nome indica é que se trata de métodos que evitam o uso de óculos ou qualquer outro dispositivo na observação das imagens estereoscópicas. Uma destas técnicas consiste em usar ecrãs com uma série de fendas colocados num ângulo tal que o olho direito vê determinados pixeis num dispositivo atrás do ecrã, enquanto que o olho esquerdo está bloqueado, mas vê um outro conjunto de pixeis que lhe são expressamente destinados. O principal inconveniente é que cada olho tem que estar exactamente posicionado em relação ao mecanismo por detrás do ecrã. Mais uma vez, como as fendas estão exactamente posicionadas em relação aos olhos de cada utilizador, não é permitida uma larga audiência (Real 3D Displays, 2001). As técnicas para observar estereogramas distinguem-se na dicotomia qualidade/resolução, na compatibilidade e ainda nos aspectos económicos. No entanto, qualquer uma destas técnicas baseia-se na transmissão de alternada imagens. Interlace - Nos primórdios tempos da televisão, em que os meios electrónicos eram muito limitados, a melhor técnica para aumentar o número de 35
  29. 29. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química imagens exibidas por segundo, era transmitir primeiro as linhas impares (numeradas a partir do topo) e só depois as pares. Nos monitores actuais este método não é já utilizado: cada uma das linhas apenas é apresentada por ordem. Mas esta técnica continua a ser usada na visualização de imagens estereoscópicas em televisões. A única forma de sincronizar as figuras direita e esquerda com os óculos consiste em sincronizar os shutters (dispositivos que permitem e impedem a transmissão das imagens alternadamente) com as frames pares e ímpares. O que acontece, inevitavelmente, é que cada olho recebe as cenas com metade da velocidade de apresentação, do que resulta um “salto” desagradável. Além disso, como a vista de cada olho é feita por apenas as linhas pares ou ímpares, só metade do ecrã é aproveitado em cada imagem, perdendo-se 50% da luminosidade. Apesar de não ser uma técnica muito perfeita, como é bastante simples e pouco dispendiosa, foi a preferida para jogos de computador acompanhada por óculos LCD durante os anos 80. Page Flipping - É uma técnica que consiste em alternar a imagem (perspectiva ocular) esquerda completa com a imagem completa direita, do mesmo objecto. Contudo, para oferecer uma óptima qualidade de reprodução, o monitor deverá proporcionar grande velocidade de alternância, uma vez que cada olho apenas se apercebe de metade dessa velocidade. Além disso, o computador não poderá falhar na apresentação das vistas direita e esquerda do mesmo objecto. Neste método o único hardware necessário são os óculos (Real 3D Displays, 2001). Efeito Pulfrich - Foi descoberto pelo médico Carl Pulfrich em 1922. O fenómeno consiste na percepção de um efeito estereoscópico quando se observa uma imagem em movimento horizontal sobre um plano e com um filtro escuro situado diante de um dos olhos. Devido a esta diminuição de luminosidade, percepcionada pelo olho, a imagem chega ao cérebro com um atraso de umas centésimas de segundo. É precisamente esta diferença de tempo que permite a sensação estereoscópica. Não é propriamente um sistema de visualização stereo, uma vez que não se parte de duas imagens distintas. Chromadepth - Este sistema baseia-se no desvio produzido pelas próprias cores do espectro (refracção da luz). Através de um prisma, a luz 36
  30. 30. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química desvia-se ligeiramente, dependendo do seu comprimento de onda (maior desvio para o vermelho e menor para o azul). A informação de profundidade codifica-se por cores. Os óculos concebidos para ver estas imagens contêm cristais transparentes com microprismas. A desvantagem deste método é a perda de informação cromática, sendo vantajoso perante o anaglífico, uma vez que se podem observar em 2D (González, 2004). A utilização da imagem no ensino, especificamente no da Química, tem indiscutíveis vantagens, embora não seja sinónimo de eficácia pedagógica! A estereoscopia é nomeadamente útil na visualização de estruturas moleculares, pois destaca aspectos que a duas dimensões são menos explícitos e que podem levar os alunos a uma perda de noção espacial da molécula. Também o estudo de isómeros funcionais e ópticos beneficia desta técnica, tal como a exploração das diferentes conformações espaciais da mesma molécula, como por exemplo as conformações em barco e em cadeira do ciclohexano (Cornu, 1999). Figura 14 – Ciclohexano: conformação em barco e cadeira respectivamente. Em termos práticos, a utilização de imagens estereoscópicas é simples: as imagens podem estar nos próprios livros, podem ser projectadas em acetatos ou numa tela de computador (com ainda a possibilidade de se usar um projector de vídeo). Para completar, é só colocar os óculos vermelho-azul ou vermelho-verde. 37
  31. 31. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química 2.3. Aspectos de usabilidade de sites em educação Apesar de pouco percebida no dia-a-dia, a usabilidade é fundamental para o desenvolvimento de sistemas, sites e cursos on-line. A usabilidade na web consiste em adaptar a informação ao site de forma eficiente, garantindo “conforto”, simplicidade e facilidade no seu uso. E, na educação a distância, isso é fundamental. Um dos objectivos de desenvolver interfaces com alta usabilidade pedagógica e de design é possibilitar que as tarefas de professores e alunos sejam executadas de forma simples e eficiente. A definição do público-alvo e das características do utilizador (quem ele é, qual o seu nível de escolaridade, como interpreta as informações, a sua experiência, motivação, incentivo e habilidades em relação à utilização dos recursos computacionais) são informações que facilitarão o desenvolvimento da interface mais apropriada para cada módulo de educação a distância. É preciso ter também em conta o nível de "literacia digital" dos utilizadores, isto é, a “alfabetização informática “necessária para aceder, interpretar, interagir, criticar e desenvolver competências na leitura de variados media. Ele precisa também de ter a capacidade para localizar, filtrar e avaliar criticamente a informação e ter familiaridade com a comunicação on-line (Abreu, 2005). Apesar de “usabilidade” surgir sempre relacionado com software, é importante para qualquer produto. É possível melhorar a usabilidade se: O tempo para completar tarefas for cada vez menor. Diminuírem os erros cometidos no cumprimento dessas tarefas. O tempo de familiaridade com o programa for o mais reduzido possível. Se a satisfação do utilizador for aceitável. A usabilidade depende de uma série de factores, nomeadamente, quão bem preenchem as necessidades dos utilizadores e até onde vão de encontro às necessidades dos utilizadores. Pode-se generalizar afirmando que é a qualidade de um sistema que o torna simples de aprender, fácil de usar, memorizável e até bonito (Usability First, 2005). 38
  32. 32. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química Em termos de usabilidade, torna-se mais confortável para o utilizador se houver determinadas convenções, no que diz respeito ao design dos sites. Actualmente, não existe um padrão mínimo e fixo de navegação interna de cursos on-line ou quaisquer páginas de cariz educativo. Cada site tem o seu próprio layout e sistema de navegação interna. Mas, se durante a concepção de uma página web, se seguir uma certa padronização, cria-se um ambiente de certa forma familiar ao utilizador, e que facilita a consulta da informação. Os utilizadores estão acostumados a identificar os hiperlinks como as palavras sublinhadas a azul. O que acontece é que se adapta o formato do hiperlink ao layout, esquecendo totalmente o padrão a que a mente do utilizador está habituada. Da mesma forma, recomenda-se a utilização de tons rosa no caso de hiperlinks utilizados, avisando o utilizador das secções por onde já passou. Muitos autores defendem a utilização de textos curtos na Internet. Todavia, tanto é desconfortável ler textos longos no ecrã como clicar muitas vezes para concluir a consulta! Além disso, a quebra de texto dificulta a impressão para posterior leitura off-line. Dadas as dificuldades, pode-se seguir uma certa padronização: G1. Manter uma média de 8 a 12 palavras por linha de texto e evitar textos justificados. O excesso de palavras em cada linha faz com que os pontos de referência criados pelo olho humano durante a leitura deixem de existir, e o leitor “perde-se”. G2. Apresentar uma ideia por parágrafo e também frases conclusivas e abrangentes que, por hiperlinks, conduzam o utilizador a mais conteúdos sobre esse assunto. G3. Ter em atenção as cores: tentar aplicar fundo branco às áreas de texto, e utilizar o chamado texto positivo (texto escuro em fundo claro) G4. Dividir partes do conteúdo em lista. Assim, quebra-se o ritmo e mostram-se algumas partes de texto de uma forma mais agradável G5. Utilizar caixas para destacar informações mais importantes, ou que não estão directamente relacionadas com o assunto tratado no corpo principal. 39
  33. 33. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química G6. Destacar palavras-chave ao longo dos textos, através de alteração de cor ou tamanho de letra: os utilizadores podem identificar os trechos mais importantes com uma visão rápida do ecrã, mesmo que seja a primeira. G7. Proporcionar sempre uma versão para impressão. G8. Ninguém duvida que os conteúdos multimédia devem ser aproveitados na aulas. Não devem ser essenciais às aulas, mas sim um complemento. O conteúdo multimédia deve ser uma opção extra ao conteúdo escrito e não um substituto, dadas as características de acesso à Internet de cada um, ou dada a paciência que cada um tem para fazer o download completo do vídeo ou do áudio. Durante a concepção do site, é recomendável desenvolver o conteúdo multimédia no maior número de formatos possível. Deve-se também disponibilizar os “softwares” e plug-ins necessários para a visualização de conteúdo multimédia em servidores próprios com instruções em português. G9. Quanto ao tipo de letra mais recomendado para a web é o Verdana, que foi concebida especialmente para uso digita e que torna os textos mais legíveis em monitores, mesmo em tamanhos pequenos. Para os utilizadores de Macintosh, coloca-se a Helvetica como segunda opção. No caso do sistema operacional Linux não há necessidade de qualquer adaptação tipográfica. Quanto ao tamanho de corpo de texto, o recomendável é o 2 (equivalente a 10 pontos): não compromete o projecto gráfico do site e ao mesmo tempo agrada aos utilizadores. No caso de ser necessário um tamanho maior, é recomendável acrescentar uma opção no menu que aumente e diminua o tamanho das letras. A adopção do mecanismo CSS (folhas de estilo em cascata - Cascading Style Sheets) oferece ao utilizador o máximo de usabilidade em relação à apresentação de conteúdos na web: possibilita a formatação de espaçamento entrelinhas, a utilização de tamanhos impares para textos, a criação de esquemas de layout diferenciados de acordo com os media utilizados pelo aluno, entre outras faculdades. G10. Sempre que na página se faça referência a algum arquivo que não seja comum ao browser, como vídeos e arquivos PDF, é necessário indicar o tipo e tamanho desse arquivo. Adoptando esta medida, o utilizador não estranhará que o ecrã fique “branco” por alguns segundos. É necessário 40
  34. 34. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química informar também como adquirir o plug-in ou o software necessário para visualizar esse arquivo especial, sempre com instruções em português. G11. Caixas de entrada de informações (ou texto) são aquelas utilizadas para os utilizadores inserirem dados que irão interagir com o sistema, como informações de login, senha ou a inserção de palavras para a realização de buscas. O ideal é criar caixas com tamanho bem razoável para poder inserir as informações e ao mesmo tempo conferi-las. O que muitas vezes acontece é a construção de espaços muito curtos que não permitem a visualização completa do texto por parte do utilizador para que ele tenha certeza do que escreveu. Jakob Nielsen recomenda a implementação de caixas de entrada de texto com pelo menos 25 caracteres de largura, sendo o ideal 30 (Nielsen, 2001). G12. Para evitar barras scrollbar nas páginas, o ideal é conceber o layout de acordo com a resolução padrão actual dos monitores domésticos (800x600 pixeis). A esta medida deve-se descontar o espaço ocupado pela barra scrollbar vertical, a barra de navegação do browser e a eventual barra de navegação do próprio site. Deve se ter atenção redobrada com a altura das páginas: páginas muito longas tornam a leitura muito cansativa. Por outro lado, páginas muito curtas, onde são necessários vários cliques para uma leitura completa do conteúdo, tornam-se pouco estimulantes (Abreu, 2005). Nielsen (2001) sugere algumas guias na inclusão de scrollbars em websites: Oferecer scrollbars apenas se a quantidade de conteúdos os exigir. Não fornecer scrollbars se todo o conteúdo da página estiver visível. Se um utilizador vê uma scrollbar ele naturalmente assume que existe informação adicional e ficará frustrado ao verificar que não há! Evitar ao máximo scrollbars horizontais por dois motivos: ir de encontro ao que o utilizador está habituado, ou seja, apenas a scrolling vertical; e também porque se existir movimentação vertical e horizontal, o utilizador tem que desviar o seu ponto de vista em duas dimensões, muito mais incómodo. Utilizadores mais velhos (que podem ter dificuldades motoras e visuais de seleccionar) e/ou com menor grau de “literacia digital” encaram as scrollbars com um pouco de repulsão, uma vez que lhes dificulta o acesso a toda a informação. 41
  35. 35. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química G13. Steve Krug (Krug, 2001), entre outros autores, advertem para a necessidade de uma navegação “onde fui e onde estou”, qualquer que seja o tamanho do site. Trata-se de uma pequena barra que indica ao utilizador por onde já passou e em que parte da hierarquia geral do site se encontra. Além disso, este recurso serve de atalho para as secções já visitadas. Essa medida facilita bastante a exploração do site e evita “perdas”. G14. Um site só poderá ser considerado “óptimo” depois de o testar com alguns utilizadores, pois a visão do autor é insuficiente. Na tabela seguinte estão compilados alguns conselhos e erros em Webdesign (Usability First, 2005), (Marmelo, 2005): Conselhos … Erros … G15. Usar texto preto em fundo branco, G23. Apresentar texto estático em azul ou sempre que possível, para optimizar a sublinhado (afasta a hipótese de hiperlink). legibilidade. G24. Usar texto bold ou todo em G16. Usar apenas um eixo de simetria para MAIÚSCULAS em grandes parágrafos, textos centrados numa mesma página. porque torna a leitura mais lenta e menos G17. Usar cor única como fundo, ou padrões atractiva. extremamente subtis. G25. Não deixar muitos “espaços em branco” G18. Preferir texto colorido e não branco, porque dificulta a selecção de texto. para facilitar a impressão do mesmo. G26. Páginas com longos textos corridos. G19. Escolher uma localização da barra de G27. Texto, marcas e constantes animações navegação que seja familiar ao utilizador. em movimento. G20. Manter a barra de navegação no G28. Alternar frequentemente texto centrado mesmo sempre local ao longo do site. com texto alinhado à esquerda. (A última G21. Evitar scrolling horizontal. opção deve ser a preferida) G22. Assegurar etiquetas ALT tendo em G29. Downloads demorados. vista a acessibilidade. G30. Páginas solitárias. Tabela 3 – Regras de usabilidade a seguir e a evitar. Seguindo pelo menos algumas das convenções apresentadas, a navegação torna-se mais agradável ao utilizador, até porque se explora a sua familiaridade com os sistemas. Assim, se se transportar estas ideias aos sites de educação, quer na apresentação conteúdos gerais quer em cursos online, a 42
  36. 36. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química aprendizagem será muito mais efectiva. Como cada aluno tem uma “literacia digital”, se as regras de design, apresentação de texto e navegação se mantiverem constantes, forem apelativas e simples, ele sentir-se-à mais confortável e até mais motivado a aprender. 43
  37. 37. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química 2.4. Estrutura molecular e ensino da química 2.4.1. Estrutura molecular e os curricula O presente ano lectivo de 2004/2005 é o último em que o actual currículo da disciplina de Química do 12º ano vai ser aplicado, dada a vigente reforma curricular do ensino secundário (Programa 12º Ano, 1996). Em todo o caso, convém frisar que os conteúdos alvo deste estudo constam também dos novos programas (Programa 12º ano, 2004). Neste programa começa-se por fundamentar a estrutura electrónica de átomos e a ligação química em termos dos dados experimentais, em articulação com alguns conceitos básicos da Mecânica Quântica. Depois, progride-se numa breve análise das ligações intermoleculares com estudo das equações dos gases. Estas primeiras unidades, de ênfase essencialmente estrutural, são seguidas de um breve estudo de compostos orgânicos (unidade chave para presente estudo), numa relação entre estrutura e reacções. O estudo de reacções químicas avança na unidade seguinte com um aprofundamento do equilíbrio químico. De seguida, faz-se uma interpretação da extensão das reacções centrada em dois conceitos físicos fundamentais - energia e entropia. A última unidade reforça o reconhecimento das interfaces Química/Tecnologia/Sociedade. Os alunos entrevistados no presente estudo (ver secção 4.2. e anexo 7.3.), estudam Química à luz deste currículo. A unidade temática de 12º ano em que se adequa a aplicação do site de estereoscopia digital desenvolvido é a número 3 (Programa 12ºAno, 1996): 3 - Progredindo no estudo dos compostos orgânicos. 3.1 - Relações entre estrutura e propriedades de compostos orgânicos. 3.1.1 - Determinação de fórmulas químicas. 3.1.2 - Isomerismo. 3.1.3 - Cor, sabor e cheiro. 3.1.4 - De um composto orgânico a outro. 44
  38. 38. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química Prevêem-se para esta unidade temática 5 horas para aulas teóricas e teórico-práticas e ainda 4 horas para aulas de laboratório Como objectivos menos significativos do estudo dos compostos orgânicos, as OGP de 1995 / 1996 indicam que os alunos deverão saber: 1) Relacionar alguns aspectos estruturais com propriedades físico- químicas de compostos orgânicos. 2) Relacionar a cor das substâncias orgânicas com a absorção selectiva de luz, esboçando-se os respectivos espectros. 3) Reconhecer que o cheiro e o sabor de determinados compostos orgânicos dependem da sua estrutura, bem como a enumeração de alguns exemplos característicos. Também os professores têm de em conta o grau de aprofundamento ou extensão dos objectivos. Assim: H1. Ao fazer a revisão das fórmulas de estrutura de compostos orgânicos e no estudo do isomerismo, deverá confirmar-se que os alunos conhecem a disposição real dos átomos no espaço. Para tal, devem usar frequente de modelos moleculares (comerciais ou artesanais) e, em futuro próximo, de programas de computador. Este procedimento será mais adequado que as vulgares representações esquemáticas, que não são totalmente representativas da geometria molecular. H2.Os tipos de isomerismo a considerar são os seguintes: isomerismo geométrico cis-trans, como caso de estereoisomerismo; isomerismo de cadeia, funcional e de posição, como casos de isomerismo estrutural (em sentido restrito). H3.A consideração do objectivo geral nº 2 como menos significativo resulta do seguinte: a) A cor já foi objecto de estudo na Unidade Temática 1, a propósito de absorção de radiações visíveis, e não se contempla, a este nível, estabelecer relações estruturais com os espectros de absorção. b) A dificuldade do tema sabor e cheiro aconselha apenas uma breve introdução. Porém, o professor poderá desejar usar alguns exemplos, designadamente como exercício de identificação de grupos funcionais. 45
  39. 39. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química H4.O conteúdo 3.1.4 “De um, composto orgânico a outro” refere-se, por um lado, à preparação de eteno e de etanal a partir, em ambos os casos, de etanol, um composto orgânico vulgar; e, por outro, a breve referência à síntese orgânica e à sua importância. Segundo as indicações do futuro programa, a ser aplicado no ano lectivo de 2005/2006, a disciplina de Química do 12º ano será uma disciplina terminal do ensino secundário e de carácter opcional (Programa 12º Ano, 2004). Por tais motivos, pretende-se facultar aos alunos uma visão actual de aspectos relevantes do conhecimento químico a nível da compreensão do mundo que os rodeia. O aprofundamento desses saberes ficará a cargo do ensino superior. As tarefas, estratégias de exploração e metodologias de ensino ficarão são flexíveis e ficam a cargo do professor, conforme o interesse e o nível de aprendizagem dos alunos. Ao professor cabe a função de incentivar o aluno para a disciplina e motivá-lo para continuar os seus estudos nesta área. No seguimento dos programas de 10º e 11º anos, é imprescindível o envolvimento do aluno nas tarefas laboratoriais, a existência de meios (instalações, equipamentos, recursos didácticos e apoio técnico) e professores com formação adequada à concepção, realização e avaliação de estratégias didáctico-pedagógicas apropriadas a cada turma e sempre no sentido da motivação do aluno e da inovação do ensino. À unidade temática geral “Materiais, sua estrutura, aplicações e implicações da sua produção e utilização”, estão subordinados três unidades, todas elas a relevar a integração de perspectivas social, tecnológica e científica do conhecimento, de acordo com a orientação CTS seguida nos programas de 10º e 11º anos: Unidade 1 – Metais e Ligas Metálicas; Unidade 2 – Combustíveis, Energia e Ambiente; Unidade 3 – Plásticos, Vidros e Novos Materiais. Para ensinar, escolhem-se temas e contextos pertinentes para alunos que concluem uma formação em Química apenas de nível secundário, a qual 46
  40. 40. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química deverá proporcionar uma interpretação razoável e actual da diversidade e complexidade dos materiais que nos cercam. Até mesmo a extensão de cada unidade é ditada pelo interesse demonstrado pelos alunos. As orientações para a organização do ensino da Química ditam que o modelo de ensino a usar deve assentar no recurso à inter e transdisciplinaridade dos saberes, à abordagem de situações-problema retiradas de contextos reais, à utilização de estratégias de trabalho metodologicamente diversificadas e à necessidade de conduzir processos de avaliação conceptualmente concordantes. São oito os princípios utilizados na concepção do Programa da disciplina (Programa 12º ano, 2004). I1. Ensinar Química como um dos pilares da cultura do mundo moderno. Os temas a desenvolver devem assentar em questões da actualidade onde se mobilizem conceitos químicos importantes na história das ideias em Química, pela sua centralidade. Aliás, desde meados do século dezanove que se tem vindo a argumentar que todos os indivíduos cultos deveriam conhecer princípios que explicam como funciona o mundo, saber pensar de forma científica e interpretar correctamente a inter-relação ciência-sociedade. I2. Ensinar Química para o dia a dia. O conhecimento químico deve ser útil para interpretar o que nos rodeia, como o mundo evolui e também como poderemos preservar os recursos existentes. Seleccionaram-se, por isso, conceitos e princípios que podem dar este contributo. I3. Ensinar Química como forma de interpretar o mundo. O conhecimento científico é subjacente à mais evoluída e válida explicação sobre a natureza e é absolutamente necessário que os alunos distingam ciência de outras formas de pensar, mas que reconheçam os limites da ciência, a validade dos dados e dos procedimentos usados para os obter. A preferência por actividades práticas laboratoriais organizadas em torno de situações-problema assemelha-se à situação com que se confrontam os 47
  41. 41. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química cientistas e engenheiros: procurar resposta a uma questão determinada, organizando um procedimento, recolhendo dados, analisando-os e ponderando sobre a conclusão a tirar. I4. Ensinar Química para a cidadania. A educação em Química deve ajudar a lidar de forma informada com assuntos da sociedade, de modo a que os cidadãos possam actuar mais esclarecida e fundamentadamente em democracia. Ao seleccionar temas geradores de controvérsias para exploração nas aulas de Química, analisando argumentos a favor e contra desenvolve-se a capacidade de tomar decisões e de exprimirem opinião em debates sobre controvérsias em torno de temas actuais e descobertas científicas. I5. Ensinar Química para compreender a sua inter-relação com a tecnologia. A educação em Química deve ajudar a compreender as inter-relações Química-Tecnologia, ou seja, perceber como o conhecimento científico influencia o desenvolvimento tecnológico e vice-versa. Sendo grande parte do conhecimento químico actual indissociável de aplicações práticas com enorme repercussão na sociedade, não é razoável conduzir o ensino da Química à margem de uma indústria que disponibiliza bens que marcam o estilo das sociedades actuais, seja na melhoria da qualidade de vida, seja no consumo exagerado de grupos mais favorecidos. É, por isso, relevante consciencializar os alunos da importância social da actividade industrial, dos produtos industriais que marcam cada época, dos impactes ambientais desses produtos bem como dos processos que lhes deram origem. I6. Ensinar Química para melhorar atitudes face a esta Ciência A educação em Química deve proporcionar aos alunos formas de melhorar a sua atitude perante o conhecimento químico, em particular, combater a imagem social negativa da indústria química. A opção por um programa de Química focado em contextos reais e tendo como objecto de estudo produtos que todos utilizamos em actividades diárias, permitirá discutir a importância económica e social da actividade 48
  42. 42. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química industrial, neste caso envolvendo conhecimento químico. Compreender também que é o conhecimento químico que permitirá aumentar a eficácia dos processos, minimizar o impacte negativo para a saúde e ambiente e encontrar materiais alternativos aos de origem biológica capazes de substituir partes do corpo humano em caso de doença ou de acidente. I7. Ensinar Química por razões estéticas. O mundo natural apresenta-se com uma enorme beleza intelectual através do conhecimento científico que permite explicar a sua origem, diversidade e evolução. Promover a apropriação de saberes que permitam essa compreensão pode ser causa de deslumbramento intelectual. Compreender pode ser fonte de prazer, de beleza e de inspiração, aspecto fundamental para que os jovens se entusiasmem com o prosseguimento de carreiras científicas. Embora sejam muito variados os factores que determinam as preferências individuais por áreas de conhecimento distintas e a Química no 12º ano seja uma disciplina opcional, é previsível que os alunos que a ela acedem se sintam com motivação para avançarem no aprofundamento do conhecimento químico. A opção por contextos reais, discutindo problemas actuais, muitos deles geradores de controvérsias, e onde o conhecimento científico surja como necessidade para alcançar resposta a algumas dessas questões poderá ser considerado interessante para os jovens e, eventualmente, estimulante para a procura de mais conhecimento nesse domínio. I8. Ensinar Química para preparar escolhas profissionais. O ensino das ciências, e em particular da Química, deve proporcionar informação aos alunos sobre carreiras e actividades profissionais que utilizam conhecimento científico e técnico e sobre vias de estudos que confiram habilitação específica. Ora, é no 12º ano que muitos tomam decisões sobre vias de estudos a prosseguir posteriormente. Por isso, o ensino da Química deve ser contextualizado em actividades reais. A escolha de materiais específicos, a ênfase na sua constituição e estrutura, nos processos de produção, nas suas propriedades e aplicações poderão constituir caminhos 49
  43. 43. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química para os jovens se interessarem por carreiras profissionais ligadas às Ciências Químicas e às Tecnologias. O estudo dos compostos orgânicos e isómeros, no novo programa, insere-se na Unidade Temática 2 - Combustíveis, Energia e Ambiente, prevista para 30 aulas de 90 minutos (45 horas), sendo cinco (7,5 horas) de índole prático-laboratorial e quatro (6 horas) para a realização de uma actividade de investigação, denominada Actividade de Projecto Laboratorial (APL). O seguinte esquema representa um resumo da unidade e inclui os aspectos a serem focados, bem como as inter-relações. A realização de Actividades Práticas de Sala de Aula e de Laboratório servirão para o aluno desenvolver todas as suas potencialidades e fomentar a autonomia do aluno na procura e selecção de informação, na sua organização, análise e sistematização. As Actividades Práticas de Sala são propostas que devem ser examinadas com cuidado pelo professor, tendo em conta a sua adequação ao nível cognitivo dos alunos, os seus interesses e motivação em saber mais. Em relação às Actividades Práticas de Laboratório, espera-se que os alunos tenham já adquirido autonomia nas tarefas da fase preparatória, da fase de realização e posterior ao trabalho prático. Para que a aprendizagem seja, de facto, efectiva, é desejável a realização de tarefas variadas incluindo trabalhos de grupo, onde a comunicação entre os indivíduos e destes com públicos exteriores seja promovida. A Actividade de Projecto Laboratorial deverá ser desenvolvida ao longo da unidade. Pretende-se o envolvimento máximo do aluno, em que este pode fazer a sua auto-avaliação, identificando aquilo que já é capaz de fazer e, sobretudo, aquilo onde necessita de maior investimento ao nível da formação e, portanto, de apoio por parte do professor. De acordo com o que foi dito anteriormente, torna-se pertinente inserir os conteúdos programáticos num determinado contexto, familiar aos alunos. Em relação à Unidade 2, tudo tem como base o petróleo, sua origem, destino e, sobretudo, as suas reacções e refinação. 50
  44. 44. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química O crescimento demográfico e as necessidades energéticas crescentes, nomeadamente a vulgarização dos automóveis e da aviação, transformaram o petróleo no combustível mais utilizado actualmente. Esta “dependência” tornou- o uma matéria prima de imenso valor económico e enorme poder politico internacional. A sua refinação origina produtos que deram origem ao início da indústria petroquímica, produzindo inovações de grande impacto no mercado, como plásticos, medicamentos, fibras sintéticas, fertilizantes, pesticidas, materiais de construção e cosméticos, entre outros. Mas o custo a nível ambiental é demasiado elevado: a ciência e a tecnologia esforçam-se e fornecem soluções para eliminar o chumbo da gasolina, reduzir efluentes gasosos e, através da introdução de aditivos como o etanol, torná-la mais limpa. Presentemente, o Homem ainda consome maioritariamente combustíveis fósseis. As três grandes desvantagens destas matérias são a sua capacidade poluente, o seu valor e o facto de não serem renováveis. A sua origem tem como base a decomposição da matéria orgânica e o depósito no interior da Terra há milhões de anos. Valores elevados de pressão e temperatura exercidas sobre essa matéria orgânica causaram reacções químicas complexas de que resultaram o petróleo, o gás natural (metano e etano) e o carvão. É necessário que se invista em combustíveis alternativos como o biogás e nas alternativas aos combustíveis, como as pilhas de combustível, as energias nuclear, eólica, das marés e geotérmica, na busca de um futuro sustentável para a espécie humana. O contexto revela-se muito adequado e actual para estudar uma enorme variedade de tópicos de Química, particularmente o que dizem respeito à Química Orgânica e à isomeria. Além disso, são possíveis abordagens interdisciplinares, propiciadoras do desenvolvimento de competências de índole científica, tecnológica e social. O aluno deverá reflectir tornar-se atento ao mundo em que se insere e ser capaz de estabelecer interacções que o impliquem socialmente. É na sub-unidade referente à transformação do crude nos seus derivados (GPL e fuéis) que o aluno identificará o cracking do petróleo como 51
  45. 45. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química um processo de quebra de ligações nos hidrocarbonetos de cadeias longas para a formação, por exemplo de cicloalcanos e alcenos e hidrocarbonetos aromáticos; reconhecerá outros hidrocarbonetos derivados do petróleo: os alcenos, de cadeia aberta, e os cicloalcanos, de cadeia fechada; confirmará que, ao contrário da notação de Lewis e da regra do octeto, o modelo da Repulsão dos Pares de Electrões de Valência (RPEV) e da Teoria da Ligação de Valência (TLV) conseguem interpretar ou prever as estruturas das moléculas dos hidrocarbonetos a que se referem; usará as regras de Nomenclatura da IUPAC para compostos orgânicos, para atribuir nomes e escrever fórmulas de estrutura dos compostos com os grupos funcionais álcool e éter; compreenderá os isómeros como compostos de diferentes identidades, com a mesma fórmula molecular mas cuja disposição dos átomos na molécula é distinta, o que pode conduzir a propriedades físicas e químicas diferentes; distinguirá isomeria constitucional (incluindo isomeria de cadeia, isomeria de posição e isomeria de grupo funcional) e estereoisomeria; interpretará a existência de isomeria de cadeia e de isomeria de posição nos alcanos e nos álcoois; identificará a existência de isomeria de grupo funcional entre álcoois e éteres; compreenderá a e reconhecerá nos alcenos, a possibilidade de existência de isomeria geométrica, como um tipo de estereoisomeria; identificará a família dos hidrocarbonetos aromáticos e escreverá nomes e fórmulas de acordo com as Regras de Nomenclatura da IUPAC. O mapa de conceitos que se apresenta, encerra em si todos os conteúdos da Unidade 2, incluindo os mais relevantes para o presente trabalho. 52
  46. 46. ____________________________________________Estereoscopia Digital no Ensino da Química Figura 15 – Localização dos conteúdos de Química Orgânica na Unidade 2 do Programa do 12º Ano de Química. 53

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