UNESP – UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA INSTITUTO DE QUÍMICA DE ARARAQUARA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA GABRIELE DE FREITAS Desenvolvimento e validação de um checklist para análise do conteúdo de Eletroquímica em Livros Didáticos de Ensino Superior Dissertação de Mestrado ARARAQUARA 2021 GABRIELE DE FREITAS Desenvolvimento e validação de um checklist para análise do conteúdo de Eletroquímica em Livros Didáticos de Ensino Superior Dissertação apresentada ao Instituto de Química, Universidade Estadual Paulista, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Química, área de concentração Físico-Química. Orientador: Prof. Dr. Denis Ricardo Martins de Godoi ARARAQUARA 2021 Bibliotecária Responsável: Ana Carolina Gonçalves Bet - CRB8/8315 FICHA CATALOGRÁFICA F862d Freitas, Gabriele de Desenvolvimento e validação de um checklist para análise do conteúdo de eletroquímica em livros didáticos de ensino superior / Gabriele de Freitas. – Araraquara : [s.n.], 2021 127 f. : il. Dissertação (mestrado) – Universidade Estadual Paulista, Instituto de Química Orientador: Denis Ricardo Martins de Godoi 1. Livros didáticos. 2. Eletroquímica. 3. Checklist. 4. Ensino superior. 5. Físico-química. I. Título. UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA Câmpus de Araraquara CERTIFICADO DE APROVAÇÃO TÍTULO DA DISSERTAÇÃO: "Desenvolvimento e validação de um checklist para análise do conteúdo de Eletroquímica em Livros Didáticos de Ensino Superior" AUTORA: GABRIELE DE FREITAS ORIENTADOR: DENIS RICARDO MARTINS DE GODOI COORIENTADOR: DENIS RICARDO MARTINS DE GODOI Aprovada como parte das exigências para obtenção do Título de Mestra em QUÍMICA, pela Comissão Examinadora: Prof. Dr. DENIS RICARDO MARTINS DE GODOI (Participaçao Virtual) Química Analítica, Físico-Química e Inorgânica / Instituto de Química - UNESP - Araraquara Prof. Dr. ASSIS VICENTE BENEDETTI (Participaçao Virtual) Departamento de Química Analítica, Físico-Química e Inorgânica / Instituto de Química - UNESP - Araraquara Prof. Dr. WELINGTON FRANCISCO (Participaçao Virtual) Departamento de Química / Universidade Federal da Integração Latino-Americana - UNILA - Foz do Iguaçu Araraquara, 22 de fevereiro de 2021 Instituto de Química - Câmpus de Araraquara - Rua Prof. Francisco Degni, 55, 14800060, Araraquara - São Paulo http://www.iq.unesp.br/#!/pos-graduacao/quimica-2/CNPJ: 48.031.918/0027-63. http://www.iq.unesp.br/%23!/pos-graduacao/quimica-2/CNPJ DADOS CURRICULARES IDENTIFICAÇÃO Nome: Gabriele de Freitas Nome em citações bibliográficas: FREITAS, G. Nascimento: 10/11/1995 Nacionalidade: Brasileira Naturalidade: Catanduva-SP FORMAÇÃO ACADÊMICA/TITULAÇÃO 2020 - 2021 Graduação em Licenciatura em Pedagogia Universidade Estácio de Sá – Campus Catanduva 2018 - 2021 Mestrado em Química Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, UNESP – Instituto de Química Dissertação (título): Desenvolvimento e validação de um checklist para análise do conteúdo de Eletroquímica em Livros Didáticos de Ensino Superior Orientador: Prof. Dr. Denis Ricardo Martins de Godoi Bolsista: CAPES Período: 12/2018 – 02/2020 2014 - 2017 Graduação em Licenciatura em Química Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo – Campus Catanduva 2013 - 2014 Técnico em Química Centro de Educacional Técnico – Catanduva/SP. ATUAÇÃO PROFISSIONAL 2020 - Atual Professor de Educação Básica II (PEB II) na Secretária da Educação do estado de São Paulo – Catanduva, SP. 2019 - 2019 Estágio Docência (carga horária: 60h) Físico-Química Experimental – Engenharia Química Supervisor: Prof. Dr. Denis Ricardo Martins de Godoi 2017 - 2018 Projeto de iniciação científica Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência (PIBID) Orientador: Ricardo Castro de Oliveira 2017 - 2018 Projeto de iniciação científica (voluntária) Medicamentos no Ensino de Química Orgânica Orientadora: Joanita Nakamura Granato 2014 - 2016 Projeto de extensão Cursinho popular: IFPreprara Orientador: Marcelo Velloso Heeren 2014 - 2014 Projeto de extensão (voluntária) Cursinho popular: IFPreprara Orientador: Marcelo Velloso Heeren 2014 - 2014 Projeto de extensão A arte de resolver problemas matemáticos Orientadora: Rosemeire Bressan ARTIGOS PUBLICADOS BRESSAN, R.; FREITAS, G.; MACEDO, I. R. Resolução de Problemas: uma contribuição para o Ensino de Matemática da Rede Pública - Nível Fundamental.. Olha Tecnológico- Revista Acadêmica Fatec Catanduva, v. 3, p. 73-80, 2016. TRABALHOS APRESENTADOS EM CONGRESSOS FREITAS, G.; FERREIRA, A. P. K. L.; GODOI, D. R. M.; BEGO, A. M. Caracterização dos Livros Didáticos adotados para o Ensino de Eletroquímica nos cursos de Licenciatura em Química das Universidades Públicas de São Paulo. In: XVII EVENTO DE EDUCAÇÃO EM QUÍMICA (EVEQ), 2019, Araraquara, SP. FERREIRA, A. P. K. L.; FREITAS, G.; GODOI, D. R. M.; BEGO, A. M. Caracterização dos Livros Didáticos utilizados para o Ensino de Eletroquímica nos cursos de Licenciatura em Química do IFSP. In: X ENCONTRO PAULISTA DE PESQUISA EM ENSINO DE QUÍMICA (EPPEQ), 2019, Bauru, SP. FREITAS, G.; MARASCO JÚNIOR, C. A.; OLIVEIRA, R. C. Relato de experiência envolvendo a prática como componente curricular. In: XVI EVENTO DE EDUCAÇÃO EM QUÍMICA (EVEQ), 2018, Araraquara, SP. FREITAS, G.; MARASCO JÚNIOR, C. A.; MACEDO, I. R.; ROMERO, J. H. S.; OLIVEIRA, R. C. Proposta de atividade didática construída com a prática como componente curricular. In: IX ENCONTRO PAULISTA DE PESQUISA EM ENSINO DE QUÍMICA (EPPEQ), 2017, Sertãozinho, SP. PANICHELI, B. C.; FREITAS, G.; GRANATO, J. N. Medicamentos no Ensino de Química Orgânica. In: IX ENCONTRO PAULISTA DE PESQUISA EM ENSINO DE QUÍMICA (EPPEQ), 2017, Sertãozinho, SP. FREITAS, G.; MACEDO, I. R.; GOMES, B. R.; BARROS, T. H. C. H.; VALERIO, C. S.; SILVA, M. J. R. G.; HEEREN, M. V. Indicadores sociais dos alunos inscritos no cursinho pré-vestibular IFPrepara. In: SEMANA DA LICENCIATURA EM CIÊNCIAS EXATAS (X SELIC), 2015, São Carlos, SP. MACEDO, I. R.; FREITAS, G.; PACHECO, B. I.; MARASCO JÚNIOR, C. A.; GRANATO, J. N.; AMO, G. S. Biorremediação como solução degradante para compostos petrolíferos: Relato de uma experiência envolvendo a Prática como Componente Curricular (PCC). In: SEMANA DA LICENCIATURA EM CIÊNCIAS EXATAS (X SELIC), 2015, São Carlos, SP. GOMES, B. R.; VALERIO, C. S.; FREITAS, G.; MACEDO, I. R.; GREFENER FILHO, J. E.; BARROS, T. H. C. H.; HEREEN, M. V. Curso pré-vestibular para jovens oriundos da rede pública de ensino de Catanduva e região. In: SEMANA DA LICENCIATURA EM CIÊNCIAS EXATAS (IX SELIC), 2014, São Carlos, SP. GOMES, B. R.; VALERIO, C. S.; FREITAS, G.; MACEDO, I. R.; GREFENER FILHO, J. E.; BARROS, T. H. C. H.; HEREEN, M. V. Projeto de capacitação pré-vestibular gratuito para jovens da rede pública de Catanduva. In: XII EVENTO DE EDUCAÇÃO EM QUÍMICA (EVEQ), 2014, Araraquara, SP. FREITAS, G.; MACEDO, I. R.; BRESSAN, R. Resolução de problemas: uma contribuição para o ensino de matemática da rede pública – nível fundamental. In: SEMANA NACIONAL DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA, 2014, Catanduva, SP. PARTICIPAÇÃO EM EVENTOS CIENTÍFICOS XVII EVENTO DE EDUCAÇÃO EM QUÍMICA (EVEQ), 2019, Araraquara, SP. X ENCONTRO PAULISTA DE PESQUISA EM ENSINO DE QUÍMICA (EPPEQ), 2019, Bauru, SP. XVI EVENTO DE EDUCAÇÃO EM QUÍMICA (EVEQ), 2018, Araraquara, SP. IX ENCONTRO PAULISTA DE PESQUISA NO ENSINO DE QUÍMICA (EPPEQ), 2017, Sertãozinho, SP. I JORNADA DO IFSP, INOVANDO, DIVERSIFICANDO E (RE)CONSTRUINDO, 2017, Cubatão, SP. SEMANA DA LICENCIATURA EM CIÊNCIAS EXATAS (X SELIC), 2015, São Carlos, SP. SEMANA DA CIÊNCIAS E TECNOLOGIA - IFSP, 2015, Catanduva, SP. II Congresso de Extensão e II Mostra Cultural do IFSP, 2015, Catanduva, SP. SEMANA DA LICENCIATURA EM CIÊNCIAS EXATAS (IX SELIC), 2014, São Carlos, SP. XII EVENTO DE EDUCAÇÃO EM QUÍMICA (EVEQ), 2014, Araraquara, SP. SEMANA DA CIÊNCIAS E TECNOLOGIA - IFSP, 2014, Catanduva, SP. ORGANIZAÇÃO DE EVENTOS CIENTÍFICOS II Congresso de Extensão e II Mostra Cultural do IFSP, 2015, Catanduva, SP. Dedico este trabalho a DEUS por ser meu mestre e Guia. Aos meus pais por todo apoio durante essa trajetória. AGRADECIMENTOS Agradeço aos meus pais Beto e Regina por todo apoio, incentivo, dedicação, esforço e amor durante toda minha trajetória acadêmica, especialmente durante o mestrado. A caminhada até aqui não foi fácil. Houve dias de muito choros e vontade de desistir, mas vocês foram meu porto seguro para que eu me mantivesse firme. Minha eterna gratidão, amor e respeito por vocês. Ao meu irmão Juninho, minha grande inspiração, que me incentivou e apoiou durante essa árdua caminhada. A minha família amada que sempre esteve ao meu lado, a minha avó Alice (in memoriam), aos meus tios Rosely e Luciano, minha cunhada Amanda e, em especial, a minha prima/irmã Ana Júlia, que sempre será minha eterna criança, o amor da minha vida e minha esperança na humanidade. Ao meu namorado César, por tudo que conquistamos e construímos até aqui. Por ter sido meu parceiro, amigo, psicólogo, ouvinte... Por todos obstáculos superados durante essa trajetória. Por nossa caminhada durante toda a vida acadêmica, graduação e pós-graduação, a qual hoje começa a tomar novas direções. Hoje é possível ver que valeu a pena todo nosso esforço para chegarmos até aqui. Ao meu orientador, Prof. Dr. Denis R. M. de Godoi pelas valiosas discussões sobre a Eletroquímica. Por todos os ensinamentos e apoio que me forneceu. Guardarei em minha memória todos os momentos vividos no LENA, nossas conversas, desabafos, risadas... Você foi mais que um simples orientador, foi amigo e pai quando era preciso. Ao Prof. Dr. Amadeu M. Bego, por todas as discussões sobre o Ensino de Química, por todo suporte, colaboração e dedicação durante a pesquisa. Obrigada pelo acolhimento no grupo RIPEQ. A Prof. Dra. Maria del Pilar T. Sotomayor, pela excelentes contribuições na qualificação desse trabalho, as quais foram de grande importância para a adequação da pesquisa, como também, para meu aprofundamento teórico que baseia o trabalho. As minhas eternas companheiras de pós-graduação Angélica, Leticia e Camila, por todas as risadas e conversas. Em especial, a Thamires pela convivência diária no laboratório, pelos nossos choros e risadas, por estar ao meu lado sempre, até mesmo quando quebrei o pé e passou horas comigo no UPA hehehe. Aos amigos que fiz durante a pós-graduação, Kallyni, Lilian, João Ângelo, João Pedro, Rafaela, Natália, João Carlos, e a Bia, minha companheira de casa, caminhadas, conselhos, conversas, obrigada por tudo. Ao Instituto de Química de Araraquara pelo ambiente criativo е amigável que proporciona, e também pelo apoio e infraestrutura necessária para realização e desenvolvimento deste projeto de pesquisa. Como também, aos membros da secretária de pós-graduação do IQ. Entre todos os agradecimentos, não poderia falta, a Deus que é meu mestre e Guia espiritual. A Nossa Senhora Aparecida, minha mãezinha do céu que aquece meu coração, ilumina meus caminhos e me mantem erguida. O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Código de Financiamento 001. “Agradeço todas as dificuldades que enfrentei; não fosse por elas, eu não teria saído do lugar. As facilidades nos impedem de caminhar. Mesmo as críticas nos auxiliam muito.” (Chico Xavier) “Não se pode ensinar alguma coisa a alguém, pode-se apenas auxiliar a descobrir por si mesmo.” (Galileu Galilei) “[...] Maria, eu te peço, passa na frente e vai conduzindo, levando, ajudando e curando os filhos que precisam de Ti [...]” (Oração Maria passa na frente) “Seja a mudança que você quer ver no mundo.” (Mahatma Gandhi) RESUMO Este trabalho trata-se de uma pesquisa qualitativa do tipo documental, especificamente, sobre livro didático. O livro didático é um importante recurso didático para os professores no preparo de suas aulas e material de estudo para os estudantes na aprendizagem de conceitos e resolução de problemas. No ensino de Eletroquímica, o livro didático é utilizado como suporte dos conteúdos e material de apoio para docentes e discentes e, muitas vezes, é a única fonte de informações formais que os alunos possuem. Devido à grande importância do ensino de Eletroquímica para o desenvolvimento dessa área da química, faz-se necessárias pesquisas dentro dessas vertentes. Com a ampla utilização dos livros didáticos no ensino de Eletroquímica, é fundamental que se avalie a qualidade desses materiais aplicados na construção do conhecimento. No entanto, não se encontrou na literatura, até o presente, um trabalho que apresentasse um método para analisar e avaliar o conteúdo de Eletroquímica presente em livros didáticos do Ensino Superior. Dessa forma, esta pesquisa desenvolveu e validou um método para análise dos conceitos de Eletroquímica de livros didáticos utilizados no Ensino Superior. Para o desenvolvimento deste trabalho, elaborou-se um problema de pesquisa: Que critérios um checklist para análise do conteúdo de Eletroquímica de livro didático do Ensino Superior deve conter para a avaliação do conhecimento eletroquímico nas obras? Para responder o problema de pesquisa, foi feito uma revisão de literatura e estudos para identificar quais são os conceitos estruturantes da Eletroquímica, para o desenvolvimento dos critérios de avaliação e análise desses conceitos. Os conceitos estruturantes da Eletroquímica encontram-se organizados em 6 categorias no checklist: contextualização histórica da Eletroquímica; conceitos fundamentais da Química Geral para a Eletroquímica; relação da Eletroquímica com a Eletricidade e a Termodinâmica Química; células eletroquímicas; terminologias utilizadas na Eletroquímica; problemas inerentes nas ilustrações e esquemas. Além dessas categorias, encontra-se no checklist uma seção que abrange os conceitos complementares e de suporte da Eletricidade e da Termodinâmica Química que são fundamentais para o ensino de Eletroquímica. Devido à complexidade dos conceitos de Eletroquímica, elaborou-se um Guia de utilização do checklist para abordar todos os conceitos apresentados. O processo de validação e certificação do checklist revelou que o instrumento proposto se mostrou adequado e apropriado para a análise e avaliação do conteúdo de Eletroquímica de livros didáticos de ensino superior dessa área da química. Palavras-chave: Livro didático; Eletroquímica; Checklist; Ensino Superior; Físico- Química. ABSTRACT This work regards a qualitative research of the documentary type, specifically, on textbooks. The textbook is an important resource for professors in preparing their classes and material of study for students in learning concepts and solving problems. In the teaching of Electrochemistry, the textbook is used as a support for the content and supporting material for teachers and students and is often the only source of formal information that students have. Due to the great importance of teaching Electrochemistry for the development of this area, research is needed within these subjects. With the wide use of textbooks in the teaching of Electrochemistry, it is essential to evaluate the quality of these materials applied in the construction of knowledge. However, to date, no work has been found in the literature that displays a method for analyzing and evaluating the content of Electrochemistry present in textbooks for higher education. Because of this, this research developed and validated a method for analyzing the concepts of Electrochemistry of textbooks used in Higher Education. For the development of this work, a research problem was elaborated: What criteria should a checklist for analyzing the content of Electrochemistry in Higher Education textbooks contain for the evaluation of electrochemical knowledge? To answer the research problem, a literature review and studies were carried out to identify which are the structuring concepts of Electrochemistry, for the development of the evaluation and analysis criteria of these concepts. The structuring concepts of Electrochemistry are organized into 6 categories in the checklist: historical context of Electrochemistry; fundamental concepts of General Chemistry for Electrochemistry; relationship between Electrochemistry and Electricity and Chemical Thermodynamics; electrochemical cells; terminologies used in Electrochemistry; problems inherent in the illustrations and diagrams. In addition to these categories, there is a section in the checklist that covers the complementary and supporting concepts of Electricity and Chemical Thermodynamics, which are fundamental for the teaching of Electrochemistry. Due to the complexity of the concepts of Electrochemistry, a Guide for using the checklist was developed to address all the concepts presented. The checklist validation and certification process revealed that the proposed instrument proved to be adequate and appropriate for the analysis and evaluation of the content of Electrochemistry in higher education textbooks in this area of chemistry. Keywords: Textbook; Electrochemistry; Checklist; Higher education; Physical- Chemistry. LISTA DE FIGURAS Figura 1- Etapas do processo de validação .................................................................................. 45 LISTA DE QUADROS Quadro 1- Categorização das nove áreas de equívocos. ........................................................... 32 Quadro 2- Livros de química que foram analisados por Sanger e Greenbowe (1999). ......... 33 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS CNME Campanha Nacional do Material de Ensino EF Ensino Fundamental EJA Educação de Jovens e Adultos EM Ensino Médio ES Ensino Superior FAE Fundação de Assistência ao Estudante f.e.m Força Eletromotriz FENAME Fundação Nacional de Material Escolar FNDE Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação IES Instituição de Ensino Superior LD Livro Didático MEC Ministério da Educação e Cultura PLID Programa do Livro Didático PNLA Programa Nacional do Livro Didático para a Alfabetização de Jovens e Adultos PNBE Programa Nacional Biblioteca na Escola PNLD Programa Nacional do Livro Didático PNLEM Programa Nacional do Livro Didático para o Ensino Médio SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................................ 19 2 O LIVRO DIDÁTICO .................................................................................................................. 23 2.1 O Livro Didático no Ensino Superior ........................................................................... 25 2.2 O Livro Didático no Ensino Superior de Eletroquímica ............................................... 29 3 ELETROQUÍMICA ..................................................................................................................... 37 4 OBJETIVOS ................................................................................................................................ 41 4.1 Objetivo geral ............................................................................................................. 41 4.2 Objetivos específicos.................................................................................................. 41 5 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS............................................................................... 42 5.1 Pesquisa qualitativa do tipo documental ..................................................................... 42 5.2 Checklist..................................................................................................................... 43 5.3 Desenvolvimento do Checklist .................................................................................... 46 6 RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................................... 52 7 CONSIDERAÇÕES FINAIS ..................................................................................................... 59 REFERÊNCIAS .................................................................................................................................. 61 APÊNDICE A ...................................................................................................................................... 61 APÊNDICE B ...................................................................................................................................... 72 ANEXO 1 ........................................................................................................................................... 102 ANEXO 2 ........................................................................................................................................... 104 ANEXO 3 ........................................................................................................................................... 116 Apresentação “Não há pedras em teu caminho Não há ondas no teu mar Não há vento ou tempestade Que te impeçam de voar.” (Dona, Roupa Nova) Desde criança queria ser professora, era fascinada com essa profissão tão bonita e difícil. Bonita, por ser a base para todas as outras profissões. Difícil, por ser tão desvalorizada pela sociedade. Acredito que esse sonho começou logo nos primeiros anos do Ensino Fundamental I (EF). Lembro-me, exatamente, de quando chegava da escola e todas minhas bonecas estavam sentadas em seus “lugares” para iniciarmos as aulas de ciências. Sim, adorava ciências e estudar sobre os planetas, por conta disso era o conteúdo que ensinava para meus “alunos”. Os anos foram se passando, mas meu sonho de ser professora sempre esteve comigo. Adorava ajudar os professores nas aplicações das atividades em sala, como também fazer a chamada. Não sabia muito bem qual disciplina que gostaria de lecionar ficava em dúvidas entre história e ciências. Foi, então, que no primeiro ano do Ensino Médio (EM) conheci uma professora, com um nome um pouco peculiar, Prof.ª Dra. Marciana Catanho. Ela era professora de química, por conta dela comecei a me interessar por essa disciplina. Nesse momento foi quando tive pela primeira vez o contato com a química. Gostei tanto dessa disciplina que me despertou interesse em fazer o curso técnico em química. Porém, tinha perdido o prazo de inscrição do vestibulinho para ingressar no técnico em química, no primeiro semestre de 2012, na Escola Técnica Estadual – Elias Nechar (Etec) do município de Catanduva. No segundo ano do EM, não consegui ingressar no curso do técnico em química no primeiro semestre, porém, não desisti de tentar no semestre seguinte. Antes de começar as férias de dezembro, daquele mesmo ano, fui contemplada com uma bolsa de estudo para cursar o ensino técnico no Centro Educacional Técnico (CETEC), em Catanduva. Com essa bolsa, vi a oportunidade de fazer o técnico em química que tanto queria e também de me qualificar para o mercado de trabalho, já que em Catanduva e região existem muitas usinas de cana-de-açúcar, além de outros segmentos industriais como beneficiamento de café e laranja. Comecei a cursar o técnico em química e cada vez mais gostando dessa área O meu desejo de me tornar professora foi sendo cada vez mais aflorado. Com o curso técnico, pude ter certeza de que queria ser professora de química. Como logo me formaria no Ensino Médio, fui buscar informações sobre o curso de Licenciatura em Química e as instituições que ofereciam. Quando chegou a época do vestibular, optei por prestar Licenciatura em Química no Instituto de Química da Unesp (IQ- Unesp) de Araraquara e tentar no Instituto Federal de São Paulo (IFSP) de Catanduva. O IFSP sempre foi minha primeira opção por ser em minha cidade e pelo fato que ainda tinha mais um semestre do curso técnico. Por consequência do destino, consegui ingressar no ano de 2014 no curso de Licenciatura em Química no IFSP. Foi um dos momentos mais emocionantes em minha vida, pois ter estudado, integralmente, em escola pública e ser filha de pedreiro e merendeira conseguir ingressar em uma faculdade federal é uma vitória. No primeiro dia de faculdade durante a apresentação da turma pude notar que a minoria dos alunos, da minha sala, queria ser professor. Mas, como esse sempre foi meu desejo, em toda apresentação enfatizava que estava lá para me tornar docente. Logo no primeiro semestre da graduação participei de uma seletiva para integrar em um projeto de extensão “Resolução de Problemas: uma contribuição para o ensino de Matemática da rede pública - nível fundamental”. Atuei como bolsista desse projeto durante 8 meses, fui convidada para participar como voluntária do cursinho popular, projeto de extensão, que estava sendo criado no Campus. Durante o ano de 2014 trabalhei como voluntária no cursinho popular “IF- Prepara” e nos dois anos seguintes, 2015 e 2016, fui bolsista desse projeto. O IF- Prepara foi criado com o intuito de contemplar alunos de Catanduva e região que não tinham condições financeiras para pagar um cursinho pré-vestibular. Com esse projeto tive a oportunidade de ficar ainda mais próxima da careira de docente, elaborar aulas e atividades para trabalhar em sala de aula. O IF-Prepara me ajudou em muitos aspectos e, principalmente, me mostrou que a docência era realmente a profissão que queria seguir. No último ano da graduação participei do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência (PIBID). Nesse projeto, acompanhei a realidade da escola pública enfrentada pelos professores e alunos, bem como o interesse e desinteresse dos estudantes pelas aulas e as dificuldades encontradas pelo professor. O PIBID me fez refletir sobre as dificuldades encontradas para ministrar alguns conteúdos de química com os alunos. Ao me aproximar da reta final da graduação, comecei a pensar sobre meu próximo curso, se faria uma nova graduação ou uma pós-graduação e qual tipo de pós-graduação. Por incentivo dos professores da graduação e por ser a área que mais me interessava, decidi fazer mestrado no Ensino de Química. Surgiu a dúvida de onde teria mestrado nessa área. Em conversas com meus professores de graduação e pelas minhas pesquisas, encontrei o mestrado acadêmico na área de Ensino de Química ofertado no IQ-Unesp de Araraquara. Foi quando tive a certeza de que continuaria estudando na área que tanto gostava. Meu primeiro contato com a Unesp foi através do Prof. Dr. Amadeu Moura Bego, ele me apresentou a área do Ensino de Química na pós-graduação. Fiquei ainda mais encantada com o Ensino de Química, o que me fez ter a certeza de que queria ser mestre no Ensino de Química. Por indicação do professor Amadeu entrei em contato com o Prof. Dr. Denis Ricardo Martins de Godoi, e o mesmo imediatamente aceitou me orientar. Em conversas com o professor Denis, discutíamos sobre o ensino de Eletroquímica e de como muitos alunos e até mesmo professores apresentam dificuldades, tanto no Ensino Médio como no Ensino Superior (ES). Nessa perspectiva de tentar identificar o “porquê” de tais dificuldades, decidimos definir alguns conceitos básicos da Eletroquímica e analisarmos como esses conceitos são apresentados nos principais livros didáticos do Ensino Superior. A parceria entre o professor Denis e o professor Amadeu é de grande relevância para a elaboração desse projeto, para conseguirmos mostrar como a área de Ensino de Química, pode contribuir para a área da Eletroquímica aplicada. Esta pesquisar buscou desenvolver e validar um instrumento para analisar e avaliar o conteúdo de Eletroquímica de livros didáticos de ES. 19 1 INTRODUÇÃO O livro didático (LD) é considerado um dos recursos mais utilizados por professores e alunos em todos os níveis escolares. A utilização desse material percorre desde as séries iniciais até a pós-graduação. Tanto professores como alunos utilizam LD como fonte bibliográfica, guia na execução do currículo escolar, preparação de aulas e atividades, como também para resolução de exercícios, fonte de imagens, mapas e gráficos (LOGUERCIO; SAMRSLA; DEL PINO, 2001; MEGID NETO; FRACALANZA, 2003; MÉNDEZ; SLISKO, 2014; NÚÑEZ et al., 2003; SOUZA; MATE; PORTO, 2011). Este, pode ser considerado uma das principais fontes de informações para educadores e educandos. De acordo com Méndez e Slisko (2014, p. 67, tradução nossa), o LD “em muitas ocasiões é o principal instrumento que o professor utiliza para enfrentar as aulas e que o aluno dispõe para aprender o conteúdo do assunto”. É através do LD que o professor leva os conhecimentos científicos à sala de aula e aos estudantes, sendo assim, o LD é uma importante fonte de informações e conteúdo que auxiliam o educador tanto dentro como fora de sala de aula. Em uma pesquisa sobre os professores e o LD de Ciências, Megid Neto e Fracalanza (2006) identificaram a maneira como os educadores utilizam os LD e dividiram em três categorias: no planejamento das aulas ao longo do ano letivo; como apoio nas atividades de ensino-aprendizagem; e, também, como fonte bibliográfica. Para Núñez et al. (2003), o livro didático deve ser uma “fonte viva de sabedoria” que seja capaz de orientar o processo de desenvolvimento dos alunos. Nesse contexto, a proposta desse material didático é servir de fonte de aprendizagem para alunos e professores no processo de ensino. Além do papel que o LD desempenha no processo de ensino-aprendizagem, ele também fornece valores científicos e artístico aos estudantes que contribuem para o desenvolvimento social (UYULGAN et al., 2011). Atualmente, o LD deixou de ser apenas um recurso didático que contribui para a aprendizagem, passou a ser um produto comercial visando o lucro financeiro (FREITAS FILHO et al, 2017). Com a expansão da tecnologia, muitas editoras estão tornando os LD digitais para que continuem sendo indispensável e facilitar o acesso 20 (MÉNDEZ; SLISKO, 2014). Apesar da era tecnológica estar influenciando na comercialização dos LD, é significativo analisar a qualidade do conteúdo presente nos materiais encontrados no mercado. Os LD destinados ao Ensino Fundamental (EF) e Ensino Médio (EM) passavam por uma análise para verificar se está de acordo com as normas do Programa Nacional do Livro Didático (PNLD), feita essa seleção o livro é distribuído (FREITAS FILHO et al, 2017). No entanto, com relação aos LD do ES não é feita nenhuma análise e nem seleção, fica a critério do professor universitário a escolha do material didático. Os programas de LD consideram que esse tipo de material é um recurso básico no processo de ensino e aprendizagem, por conta disso o professor deve participar ativamente da escolha dele (BRASIL, 2003). No trabalho de Loguercio, Samrsla e Del Pino (2001), os autores mostram como os professores avaliam e escolhem os LD de química, são utilizados diferentes critérios de análise e da contextualização do conhecimento químico e o cotidiano dos estudantes. Apesar de encontrar vários trabalhos abordando o LD de química, entre todos os artigos revisados, não se encontrou nenhum trabalho que apresentasse um instrumento para analisar o conteúdo de Eletroquímica em LD do Ensino Superior (ES). Nesse sentido, esta pesquisa tem como intuito desenvolver um instrumento de análise do conteúdo de Eletroquímica abordados nos LD utilizados no ES. Para o desenvolvimento desse checklist, utilizou-se como referencial teórico o trabalho de Leite (2002). A pesquisa de Leite (2002) gerou a elaboração de um checklist utilizado para analisar a história da ciência presente em LD. Nesse trabalho, a autora relata a importância da história da ciência para a aprendizagem dos alunos. No entanto, Leite (2002) relata que entre as pesquisas relacionadas a essa temática não encontrou nenhuma que apresentasse um método que abrangesse com profundidade os aspectos e os conteúdos sobre a história da ciência nos LD. Dessa maneira, a pesquisadora desenvolveu um instrumento de análise, o checklist, que auxiliasse a análise do conteúdo histórico nos LD. Tendo em vista a ampla utilização dos LD no Ensino de Eletroquímica, como material de apoio para docentes e discentes, é fundamental que se avalie a qualidade desses recursos didáticos que são empregados como referenciais na construção do conhecimento. Dentro desse contexto, esta pesquisa visa a elaboração de um 21 checklist para analisar o conteúdo de Eletroquímica presente em LD do ES. Nessa perspectiva, foi proposto o seguinte problema de pesquisa: Que critérios um checklist para análise do conteúdo de Eletroquímica de livro didático do Ensino Superior deve conter para a avaliação do conhecimento eletroquímico nas obras? Para conseguir responder o problema de pesquisa, faz-se necessário o uso de algumas questões, como: • Quais são os conceitos estruturantes no Ensino de Eletroquímica? • Como os conteúdos eletroquímicos são apresentados em uma obra didática de química e Eletroquímica? O conceito estruturante trata-se de “um conceito cuja construção transforma o sistema cognitivo, permitindo adquirir novos conhecimentos, organizar os dados de outra maneira, transformar até mesmo o conhecimento prévio” (GAGLIARDI, 1986, p. 31 tradução nossa). A construção do conceito estruturante está ligada ao sistema cognitivo do aluno, ou seja, quando o estudante constrói e/ou reconstrói seus conhecimentos ele está desenvolvendo seu sistema cognitivo já que este está conectado aos conceitos. Além disso, a construção do conceito estruturante permite que novos significados aos conhecimentos sejam aplicados (GAGLIARDI, 1986). A pesquisa tem como intuito desenvolver critérios de análise para avaliar a coerência do conhecimento químico nas obras de Eletroquímica no ES. Dessa forma, a relevância do trabalho está na elaboração e validação de um método de análise de LD, o chamado checklist. Segundo Leite (2002), o checklist trata-se de uma lista de verificação para analisar os conteúdos em LD. Para que o método possa ser utilizado é necessária sua validação. Portanto, a validação do checklist é considerada umas das principais etapas do checklist, pois o método desenvolvido só pode ser empregado para a análise do conteúdo de Eletroquímica nos LD após a validação. À vista disso, esse estudo está estruturado em 7 capítulos. Inicialmente, apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre o LD no Brasil e o uso deste material no Ensino Superior e no Ensino de Eletroquímica. Em seguida é apresentada uma contextualização da Eletroquímica no Brasil, como também os conceitos estruturantes que envolvem essa área da química. Nos capítulos seguintes, são descritos os objetivos do estudo, os procedimentos metodológicos utilizados para o efeito do estudo, apresentação dos resultados e discussões e a conclusão. Dentro 22 dos procedimentos metodológicos, encontra-se a descrição do processo de desenvolvimento do checklist e a validação do mesmo. 23 2 O LIVRO DIDÁTICO No Brasil, desde a década de 1930, o governo federal junto com o Ministério da Educação e Cultura1 (MEC) investem em programas para garantir a distribuição gratuita dos LD e na qualidade desses materiais (MEGID NETO; FRACALANZA, 2003). Em 1938 com o Decreto-lei nº 1.006 foi instituído a Comissão Nacional do Livro Didático, sendo está a precursora dos programas envolvendo LD no Brasil. A comissão foi criada com o objetivo de estabelecer condições na produção, importação e utilização do LD, esta assegurava a autorização de edição e também as correções e linguagens que eram utilizadas (HÖFLING, 2006). Com o novo Decreto-lei nº 8.460 de 1945, a Comissão Nacional do Livro Didático teve o poder legislativo do LD redirecionado para o poder federal. O controle da adoção do LD em todo território nacional ficou a critério do Estado. Em janeiro de 1956, foi criada a Campanha Nacional do Material de Ensino (CNME), pelo Decreto 38.556, para a produção de material escolar e obras didáticas. No entanto, durante o período da ditadura militar, em outubro de 1967, por meio da Lei 5.327 a CNME foi substituída pela Fundação Nacional de Material Escolar FENAME, que tinha como finalidade a produção e distribuição do material didático para as escolas (HÖFLING, 2006; FILGUEIRAS, 2013). No entanto, em abril de 1983 foi criado a Fundação de Assistência ao Estudante (FAE), e a partir de então foi integrado à FAE o Programa do Livro Didático (PLID) (HÖFLING, 2006). Entre as ações do governo e do MEC voltadas ao LD, destaca-se a criação do Programa Nacional do Livro Didático (PNLD), estabelecido pelo decreto-lei nº 91.542, de 19 de agosto de 1985 (BATISTA, 2001; BRASIL, 1985). A partir de então, ficou a cargo do PNLD a distribuição gratuita de LD de qualidade para o ensino de 1º Grau2. Em 1997, deu-se a extinção da FAE e o PNLD ficou a cargo do Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação (FNDE). O FNDE é uma autarquia ligada ao MEC para captação de recursos financeiros para financiamento de programas de ensino e pesquisa. 1 O Ministério dos Negócios da Educação e Saúde Pública foi criado pelo Decreto N.º 19.402, de 14 de novembro de 1930. No entanto, a sigla MEC surgiu em 1953 pela Lei n.º 1.920, de 25 de julho de 1953. 2 O Ensino de 1º Grau passou a ser denominado Ensino Fundamental pela LDB de 1996. 24 No começo do novo milênio, outras medidas que garantem a distribuição gratuita de LD para escolas públicas foram criadas, como o Programa Nacional do Livro Didático para o Ensino Médio (PNLEM) por meio da resolução CD/FNDE nº 38, de 15 de outubro de 2003 ((BRASIL, 2003), e o Programa Nacional do Livro Didático para a Alfabetização de Jovens e Adultos (PNLA), por meio da Resolução CD/FNDE nº 18, de 24 de abril de 2007 (ZAMBON; TERRAZZAN, 2013). Tais programas, assim como o PNLD, foram criados para garantir a qualidade dos LD que chegam às escolas públicas. O que diferencia o PNLD do PNLEM, é o fato deste último abranger, apenas, o EM, assegurando que os alunos recebam LD referentes às disciplinas desse nível escolar. No entanto, com a resolução CD/FNDE nº 60, de 20 de novembro de 2009, a qual estabeleceu novas regras para participação no PNLD de 2010, foram incluídas as escolas de EM no PNLD, e também foi incluído o PNLA. Dessa forma, a partir de 2010 o PNLEM foi extinto e apenas o PNLD continuou em vigência (BRASIL, 2009). Com a incorporação desses dois programas ao PNLD passou então a ser denominado como PNLD EJA e PNLD para Educação Básica (ZAMBON; TERRAZZAN, 2013). E a partir do Decreto nº 7.084, de 27 de janeiro de 2010, que regulamentava a distribuição e a qualidade de materiais didáticos para a educação básica, foi criado o Programa Nacional Biblioteca na Escola (PNBE). Para garantir a qualidade desse material, o PNLD desenvolveu o Guia do Livro Didático, o qual avalia a qualidade dos LD antes de chegarem às escolas. Tal avaliação é feita por equipe de especialistas em LD, as equipes avaliadoras desenvolvem um Guia sobre a qualidade do LD e também recomendam quais obras que os professores podem adotar. Dessa maneira, fica a critério do professor a escolha do LD com base na avaliação da comissão e nas indicações para os conteúdos específicos. Devido às funções importantes que o LD desempenha no ensino, são encontradas na literatura diversas pesquisas sobre o LD. Porém, grande parte desses trabalhos é voltado para o nível básico de ensino, Ensino Fundamental e Médio. Com relação às pesquisas de LD voltadas para o ES, pouco material é encontrado na literatura (SOUZA; MATE; PORTO, 2011). 25 2.1 O Livro Didático no Ensino Superior Devido à importância do LD na formação dos estudantes e no ensino, as pesquisas sobre esse material didático têm sido alvo de estudos nos últimos tempos. No entanto, grande parte destas são voltadas para o LD do EF e EM. Ao direcionar a pesquisa para o ES torna-se restrita a quantidade de trabalhos. No ensino de química, os LD também servem como material didático de apoio dos professores no processo de ensino. Os educadores se respaldam nesse tipo de recurso para prepararem os conteúdos das aulas, elaboração de exercícios e para as explicações dos temas trabalhados (LOPES, 1992). Para os alunos de graduação o LD é uma fonte de estudo, a qual traz grande parte do conteúdo teórico que é ensinado em aula, auxiliando no entendimento dos conceitos e resoluções de problemas. O LD tem importante relação com a formação dos profissionais de química, pois, é através deles que os conhecimentos científicos são apresentados aos universitários (FERNANDES; PORTO, 2012). Durante a trajetória acadêmica os estudantes são colocados em contato com os LD a todo momento, principalmente como material de estudo e pesquisa. Na área da química, ao buscar-se pelo tema LD, encontram-se vários trabalhos, sendo eles sobre a investigação da história da ciência nos LD (FERNANDES; PORTO, 2012; LEITE, 2002; SEQUEIRA; LEITE, 1991; VIDAL; PORTO, 2012); presença de analogias e gêneros textuais MONTEIRO; JUSTI, 2000; ŞENDUR; TOPRAK; PEKMEZ, 2011; FRANCISCO JUNIOR; DE LIMA, 2013), análise epistemológica e semiótica nos LD (LOPES,1992; LOPES, 1994; ROZENTALSKI; PORTO, 2018.; conhecimentos químicos presente nos LD (CUNHA, 2003; CANZIAN; MAXIMIANO, 2010); na análise e escolhas de LD (LOGUERCIO; SAMRSLA; DEL PINO, 2001; NÚÑEZ et al, 2003; AMARAL et al, 2006; SANTOS, 2006; SILVA; MARTINS, 2009; UYULGAN et al, 2011; GRAMOWSKI et al, 2017). Vale ressaltar que no Brasil um dos primeiros trabalhos sobre análise de LD de química foi de Schnetzler (1980). Em sua dissertação de mestrado, a autora fez análise do tratamento do conhecimento químico nos LD brasileiros entre o período de 1875-1978. 26 Na literatura são encontrados alguns trabalhos sobre LD de química para o ES, sendo a maioria direcionada aos livros de química geral e aos conteúdos de Química Geral e Química Orgânica. Entre essas pesquisas encontram-se a de Francisco Junior, Francisco e Oliveira (2012) sobre as analogias de livros de química geral; Fernandes e Porto (2012) sobre a história da ciência nos livros de química geral; Leite e Porto (2015) sobre a historicidade das tabelas periódicas em livros de química geral; Raupp e Del Pino (2015) sobre historicidade da estereoquímica em livros de química orgânica; Rozentalski e Porto (2015) sobre imagens de orbitais nos livros de química geral; Gonçalves e Julião (2016) sobre as analogias nos livros didáticos; e mais recente a pesquisa de Rozentalski e Porto (2018) sobre o uso de diagramas de orbitais nos livros química geral. No estudo de Francisco Junior, Francisco e Oliveira (2012), os autores analisaram o uso de analogias em livros de química geral do ES paralelamente com as analogias encontradas nos LD de química para o EM. Foram analisadas 7 obras de química geral para o ES, a fim de encontrar as analogias. Os pesquisadores identificaram que os LD de nível superior apresentavam mais analogias conceituais em comparação aos de nível médio. As analogias dos LD de ES são em relação a estrutura atômica, propriedades das substâncias, geometria e estrutura molecular e ligações químicas. Enquanto, as analogias dos LD de EM são referentes aos conceitos de estrutura atômica e cinética química. Os autores relatam que é papel do professor discutir as limitações e os atributos correspondentes ou não correspondentes dessas analogias com os alunos. No trabalho de Fernandes e Porto (2012), os autores investigaram como a história da ciência está presente nos livros destinados as disciplinas introdutórias dos cursos de química do ES. Os autores fizeram uma análise da história da ciência como um todo, sem especificar conteúdo, em 3 LD. Identificaram que a história da ciência é apresentada em diferentes abordagens nos livros, como ilustração, curiosidade ou com profundidade, descrevendo os acontecimentos e ideias. Os pesquisadores apontaram que os relatos mais aprofundados sobre o tema podem contribuir para a construção dos conceitos de química pelos estudantes, como também na compreensão da atividade e desenvolvimento científico. Identificaram que apenas um dos livros analisados atende a ideia da história da ciência como estratégia de ensino. 27 Na pesquisa de Leite e Porto (2015), foram investigadas as modificações na apresentação e discussão das tabelas periódicas nos livros de química geral e nível superior usados durante o século XX. Os critérios de análise foram fundamentados na história da ciência e em aspectos do ensino de química sobre tabelas periódicas. Os autores identificaram que ao longo do século XX grande parte das alterações históricas nas tabelas periódicas presentes nos LD se deve à integração de novos conceitos como, por exemplo, as propriedades da eletronegatividade. Além disso, as tabelas periódicas apresentaram perda gradual dos aspectos históricos, descritivos e macroscópicos das substâncias com relação aos modelos submicroscópicos. Tal fato é apontando pelos autores como reflexo da incorporação de novos conceitos. Porém, os pesquisadores concluíram que a pouca atribuição histórica encontrada nos LD pode intensificar as concepções alternativas dos alunos em relação às atividades científicas. A pesquisa de Raupp e Del Pino (2015) é voltada para a historicidade e contextualização da estereoquímica nos livros de química orgânica. Identificaram e selecionaram os 4 livros de química orgânica mais utilizados nas universidades públicas. A análise da historicidade foi baseada nas informações históricas dos cientistas e a evolução da ciência. Os autores se basearam relação do conteúdo de estereoquímica com o cotidiano encontrado nos LD para a análise da contextualização histórica. Os autores identificaram que os livros analisados continham informações históricas e que o conteúdo era relacionado com o cotidiano. Tal fato, é caracterizado pelos pesquisados como um ponto positivo, pois mostra que os autores dos livros estão atentos a apresentar informações históricas que contribuem para o ensino de estereoquímica. Na pesquisa desenvolvida por Rozentalski e Porto (2015), foram analisados os livros de química geral do ES usados no século XX que apresentavam as imagens dos orbitais. Para a análise foram selecionados 26 livros, publicados entre 1911 e 2001. Os autores buscaram analisar como as imagens são descritas, empregadas e expressadas nos livros. Identificaram que a maneira como os orbitais são apresentados nos livros podem levar os alunos a conceberem a imagem do orbital como realidade, o que não é, pois, as imagens são apenas representações. Para os autores, os livros deveriam ser mais explicativos para fazerem com que os alunos compreendam que as imagens tratam de representações. Os pesquisadores 28 apontaram que apesar desses livros terem sido publicados no século passado, as imagens presentes são muito parecidas com as imagens encontradas nos livros atuais. No trabalho de Gonçalves e Julião (2016), foi feito um comparativo das analogias encontradas em 3 livros de química orgânica e 3 livros de físico-química. Os autores apontaram que o uso das analogias no ensino pode ser tanto promotores como bloqueadores, acabe ao professor julgar a melhor forma de explicar e utilizar as analogias. Os livros analisados possuíam vastas analogias, porém os livros de química orgânica são encontrados analogias estruturais, enquanto, nos livros de físico-química são analogias funcionais. As analogias simples podem induzir os alunos a erros conceituais. Porém, as analogias estendidas e enriquecidas podem diminuir as chances de erro conceitual, tais analogias foram identificadas nos livros de química orgânica. Em um trabalho publicado recentemente, Rozentalski e Porto (2018) analisaram o uso de diagramas de orbitais em livros de química geral que foram publicados entre 1950 a 2001. Os autores analisaram, sob a semiótica piercieana, as aplicações e os objetivos dos diagramas nos LD. Os diagramas de energia representados nos LD apresentam aspectos que possibilitam o entendimento de informações sobre reatividade química, ligações químicas e geometria molecular. Esses aspectos são relevantes para a compreensão de outros fenômenos químicos relacionados aos diagramas de energia. Os pesquisadores identificaram que mesmo os LD sendo antigos, publicados no século XX, são encontrados aspectos atuais como, por exemplo, a simbologia que representa os orbitais nos diagramas de energia, as representações simbólicas dos orbitais vazios e as existências de níveis de energia, bem como o comportamento dos elétrons nos diagramas de energia. Aspectos esses que contribuem para as reflexões das informações básicas para a compreensão e interpretação dos diagramas de energia. Com a revisão de literatura observou-se que, há algum tempo os pesquisadores estão se preocupando com a qualidade do material didático que é utilizando no ensino de química. Os trabalhos encontrados na literatura avaliam como os LD abordam conceitos que são importantes para o desenvolvimento do ensino de química, principalmente conceitos de química geral, orgânica e inorgânica. Diante dessas pesquisas, compreende-se que o LD é um material didático essencial para o 29 desenvolvimento de conceitos teórico e práticos. Os LD são importantes materiais utilizados no processo de formação de alunos e professores. A formação profissional está muitas vezes vinculada ao LD, pois é através deles que os conhecimentos científicos são apresentados aos universitários (FERNANDES; PORTO, 2012). No entanto, diferente dos demais níveis de ensino, o ES não possui um programa nacional que assegure a avaliação do LD para as instituições de nível superior. Segundo Souza, Mate e Porto (2011, p. 875), “os livros destinados ao ensino universitário permanecem marginais, raramente constituindo objeto de pesquisa”. Dessa forma, fica a cargo da instituição e dos professores escolherem os LD que serão empregados no currículo no curso. Devido à influência que os LD têm durante a formação acadêmica, faz-se necessário a análise desses materiais que são oferecidos para os educandos (SOUZA; MATE; PORTO, 2011). Assim, é necessário que os LD passem pelo processo de análise dos seus conteúdos, para verificar que esses estão aptos para serem utilizados como material didático. Enquanto, os LD direcionados para o EF e EM passam por uma criteriosa análise dos seus conceitos, a qual é feita pelo PNLD, os LD destinados ao ES não passam por nenhum tipo de análise. Os LD utilizados nas instituições públicas de ES são adquiridos com verba pública, ou seja, é dinheiro público que está sendo investido na compra desses materiais didáticos. Como no EF e EM, torna-se fundamental a avaliação da qualidade desse material que é fornecido para alunos e professores do ES. Para que o dinheiro público seja investido em materiais de qualidade que realmente contribuíam para o ensino. As pesquisas voltadas aos LD de química têm aumentado, principalmente nos temas de química geral, como tabela periódica, diagrama de orbitais, substâncias e soluções, entre outros. No entanto, mais especificamente no Ensino de Eletroquímica, poucas pesquisas são encontradas envolvendo a temática da avaliação de LD do ES. 2.2 O Livro Didático no Ensino Superior de Eletroquímica A Eletroquímica é uma área da química que está presente em muitos currículos do EM e ES. A Eletroquímica é considerada importante para a ciência devido suas aplicações no cotidiano. Pode ser aplicada desde o desenvolvimento de baterias até mesmo na neurociência (ZANONI et al., 2017). Na sociedade moderna a 30 Eletroquímica é uma ciência essencial para o desenvolvimento e soluções de problemas atuais e futuros, como obtenção de energia limpa e remediação ambiental. Os conhecimentos eletroquímicos e os fenômenos elétricos são de extrema importância para o entendimento e compreensão das reações de oxidação e redução, das células Eletroquímicas, sobre conservação de massa em processos eletródicos e outros (CARAMEL; PACCA, 2011). Para Zanoni (2017, p. 663), “a Eletroquímica se caracteriza pela natureza universal e multidisciplinar e desempenha papel importante no desenvolvimento da ciência, com reflexos no crescimento econômico e melhoramento da qualidade de vida”. O Ensino de Eletroquímica pode ser considerado multidisciplinar, isso porque para o entendimento e compreensão dos fenômenos eletroquímicos são necessários conhecimentos de Química Geral, Termodinâmica e conhecimentos de Física, eletricidade geral, eletrostática e eletrodinâmica (ZYTKUEWISZ, 2018). Dessa forma, uma das dificuldades encontradas no Ensino de Eletroquímica pode estar relacionada com a aprendizagem deficiente dos conhecimentos químicos e elétricos que envolvem a Eletroquímica. Essas dificuldades, também, podem ser reflexos dos equívocos conceituais que os alunos têm sobre o assunto. As dificuldades encontradas no Ensino de Eletroquímica podem ser agravadas pela utilização de LD que apresentam representações e ideias errôneas sobre um determinado assunto, fazendo com que esses conceitos equivocados sejam transmitidos aos alunos. O uso dos LD contendo conceitos errôneos deve-se pela falta de conhecimentos sobre o conceito correto. Essa falta de conhecimento pode ser causada pela má formação docente com relação ao Ensino de Eletroquímica. Muitas vezes, o docente utiliza o livro como sua principal ferramenta de apoio e não consegue identificar os conceitos equivocados existentes no livro didático (CARAMEL; PACCA, 2011). Nas últimas décadas, pesquisas sobre o Ensino de Eletroquímica e sobre LD foram realizadas. No entanto, as pesquisas que relacionam o Ensino de Eletroquímica e os LD têm sido escassas na literatura da área. Entre algumas pesquisas publicadas, destacamos algumas internacionais como as Ogude e Bradley (1994 e 1996); Sanger e Greenbowe (1997 e 1999); e Ceyhun e Karagölge (2005). Como trabalho nacional referente a essa temática apresentamos o de Caramel e Pacca (2011); e o de Goes, Nogueira e Fernandez (2018). 31 No entanto, as pesquisas relacionadas somente ao conteúdo de Eletroquímica estão significativamente presentes na literatura. Muitos trabalhos buscam identificar quais conceitos eletroquímicos são considerados mais complexos, as dificuldades de professores e alunos quando se trata de Eletroquímica, entre outros. Por exemplo, a pesquisa de Lima e Marcondes (2005), em que as pesquisadoras identificaram que professores do EM consideram o conteúdo de Eletroquímica como complicado e difícil de ensinar; e os trabalhos desenvolvidos por Nogueira, Goes e Fernandez (2017a, 2017b), em que catalogaram os trabalhos que continham a palavra Eletroquímica apresentados em 4 eventos brasileiros sobre Ensino de Química. Na pesquisa de Ogude e Bradley (1994), os autores buscaram identificar as dificuldades encontradas por estudantes do EM e ES em interpretar, qualitativamente, os processos microscópicos que ocorrem nas células Eletroquímicas. Identificaram quatro áreas da Eletroquímica em que os alunos apresentavam maiores dificuldades, são elas: condução eletrolítica; eletroneutralidade; processos e terminologias dos eletrodos; e os aspectos relacionados aos componentes das células, corrente e diferença de potencial (ddp)3. Os autores identificaram que muitos dos equívocos apresentados pelos alunos estavam presentes em LD, devido à apresentação errônea dos conceitos eletroquímicos nas obras. Identificaram que os principais equívocos dos alunos são sobre desequilíbrio de cargas no eletrólito, presença de elétrons em solução, direção incorreta do movimento de cátions e ânions no eletrólito, ponte salina, sentido correto do fluxo do elétron em fios externos. Nessa pesquisa, Ogude e Bradley (1996) apresentam as dificuldades encontradas por estudantes do EM e ES com relação aos processos e terminologias de eletrodos e aos aspectos relativos aos componentes das células, ddp das células e corrente. Os autores identificaram que os estudantes, tanto do EM como do ES, apresentaram dificuldades em identificar termos básicos da Eletroquímica, como cátodo, ânodo, sinal do eletrodo, além das dificuldades em explicar o que é ponte salina e na compreensão de reações de óxido-redução. Constataram que os estudantes atribuem de forma errônea as terminologias da Eletroquímica e apresentam falta de conhecimento sobre os componentes das células Eletroquímicas, 3 Os artigos utilizam o termo força eletromotriz, no enquanto, o livro dourado da IUPAC (2014) indica que o termo seja substituído pela diferença de potencial (ddp). Dessa forma, será utilizado ddp ao invés de f.e.m nesta pesquisa. 32 como, voltímetro, amperímetro, ponte salina e outros, que podem gerar equívocos. Assim como no artigo anterior, neste trabalho Ogude e Bradley (1996) abordam que as dificuldades e os equívocos dos alunos podem ser provenientes dos LD utilizados. Na pesquisa de Sanger e Greenbowe (1997), os autores visavam identificar os equívocos que os estudantes do ES apresentavam sobre os conceitos de Eletroquímica, especificamente, com relação a células galvânicas, células eletrolíticas e células de concentração (Nernst). Os pesquisadores identificaram os equívocos comuns entre os estudantes e os categorizaram em 9 áreas de equívocos (Quadro 1). Sanger e Greenbowe (1997) sugeriram possíveis fatores que podem contribuir para os equívocos dos estudantes, como: a maneira como é ensinado o conteúdo de Eletroquímica; falta de interdisciplinaridade entre os conteúdos ensinados em química e em física; utilização de LD que induzem os alunos a erros conceituais. Quadro 1- Categorização das nove áreas de equívocos. Categorias dos equívocos comuns dos alunos Identificar o ânodo e o cátodo de células galvânicas Compreender a necessidade de uma meia-célula padrão Compreender o fluxo de corrente em células galvânicas, eletrolíticas e de concentração Compreender a carga no ânodo e cátodo Prever produtos e a força eletromotriz da célula galvânica Identificar o ânodo e o cátodo em células eletrolíticas Prever os produtos da eletrólise e a magnitude da ddp necessária a ser aplicada Identificar o ânodo e o cátodo em células de concentração Prever os produtos e a ddp das células de concentração Fonte: Elaboração própria. Entre esses trabalhos, ressalta-se o de Sanger e Greenbowe (1999). Nessa pesquisa, os autores analisaram como os LD de química de nível superior podem ser fontes de equívocos na Eletroquímica. Esse trabalho foi embasado nas pesquisas anteriores de Sanger e Greenbowe (1997) sobre os equívocos dos estudantes em relação ao conteúdo de Eletroquímica. Sanger e Greenbowe (1999) buscaram identificar como os LD contribuem para a geração de equívocos, já que são muito utilizados como fontes de informações. Os autores analisaram os conteúdos de Eletroquímica e de óxido-redução de 10 LD de química do ES (Quadro 2). Além dos conceitos equivocados, os pesquisadores buscaram identificar se o LD apresentava declarações enganosas e/ou errôneas sobre os conceitos que poderiam gerar equívocos. As declarações foram 33 classificadas e analisadas a fim de identificarem se poderiam gerar equívocos ou não aos alunos. Os pesquisadores identificaram que muitos livros oferecem declarações enganosas e ilustrações errôneas sobre o conteúdo. Ao final da pesquisa é apresentada uma lista de sugestões gerais sobre o conteúdo de Eletroquímica para professores e autores de LD. Quadro 2- Livros de química que foram analisados por Sanger e Greenbowe (1999). Livro Autor Edição Ano General Chemistry Atkins e Beran 2ª 1992 Chemistry Birk 1ª 1994 Chemistry: An Experimental Science Bodner e Pardue 2ª 1995 Chemistry: The Study of Matter and Its Changes Brady e Holum 2ª 1996 Chemistry: The Central Science Brown, LeMay e Bursten 6ª 1994 Chemistry Chang 5ª 1994 Chemistry & Chemical Reactivity Kotz e Treichel 3ª 1996 Chemistry: The Molecular Science Olmsted e Williams 1ª 1994 Chemistry: Principles & Practice Reger, Good e Mercer 1ª 1993 Chemistry Zumdahl 3ª 1993 Fonte: Elaboração própria. Como nas pesquisas anteriores, Ceyhun e Karagölge (2005) buscaram identificar os equívocos dos estudantes, química do ES turco, com relação aos conceitos de Eletroquímica. Identificaram vários equívocos sobre o tema, entre eles: soluções de eletrólitos, ponte salina e fluxo de elétrons. Os autores apontam que muitos dos equívocos apresentados pelos estudantes estavam presentes nos LD utilizados pelos mesmos. Na análise feita pelos pesquisadores, os LD apresentavam declarações erroneas ou enganosas dentro dos textos. Tais declarações podem levar à má intrepetação dos alunos, gerando os equívocos sobre o conteúdo. Entre os trabalhos nacionais relacionados ao Ensino de Eletroquímica e LD, encontra-se o trabalho de Caramel e Pacca (2011). Nessa pesquisa, as autoras buscaram identificar as concepções alternativas que estudantes do EM e ES têm sobre células Eletroquímicas. As autoras identificaram que os alunos possuem 34 dificuldades em relacionar os conhecimentos físicos e químicos envolvendo as células galvânicas e eletrolíticas. Caramel e Pacca (2011) relatam que as concepções alternativas sobre a conservação das cargas e a circulação de corrente podem ser encontradas em alunos e professores de diferentes níveis educacionais. De acordo com as autoras, os estudantes apresentaram grandes dificuldades na explicação dos fenômenos microscópicos que ocorrem nas células Eletroquímica e na utilização de conceitos químicos e eletroquímicos, tais como: oxidação, redução, íons, cátions, ânions e outros. Por fim, as pesquisadoras relatam que essas concepções alternativas podem ser causadas por diferentes fatores, entre estes os LD que apresentam conceitos errôneos sobre a Eletroquímica. Na pesquisa de Goes, Nogueira e Fernandez (2018), as autoras fizeram um levantamento do conteúdo sobre oxidação e redução, especificamente das imagens, encontrados nos LD de química aprovados no PNLD de 2015 e no Caderno do Estado São Paulo, ou seja, nas apostiladas utilizadas nas escolas públicas do estado de São Paulo. Verificaram como as reações redox são apresentadas, introduzidas, explicadas e detalhadas nos livros. Identificaram 299 representações referentes ao conteúdo redox, que foram classificadas em 5 categorias: sequência didática, iconicidade, funcionalidade, relação com o texto principal e etiquetas verbais. As pesquisadoras apontam que os autores dos LD deveriam desenvolver minuciosamente esses materiais, pois, alguns aspectos referentes a este tema podem estar associados com as dificuldades no ensino do conteúdo redox. Para as autoras é de fundamental importância a análise dos LD para identificar as limitações e para aprimorar a qualidade desses materiais. Tsaparlis (2018) fez uma revisão dos trabalhos encontrados na literatura sobre o Ensino de Eletroquímica. Esses trabalhos eram voltados para identificação dos equívocos, concepções errôneas e dificuldades sobre os conceitos eletroquímicos, tanto de alunos como de professores. Os conceitos de Eletroquímica mais discutidos são em relação aos eletrólitos, equações redox, células eletroquímicas e equação de Nernst. Os artigos encontrados apresentam apenas quais são as concepções ou equívocos do público-alvo e identificam possíveis causas para essa problemática, sendo que uma das principais causas o dessa problemática é o LD (TSAPARLIS, 2018). As dificuldades no Ensino de Eletroquímica também podem estar associadas à multidisciplinariedade que envolve a Eletroquímica. 35 Com os estudos encontrados na literatura, pode-se afirmar que alunos e professores apresentam grandes dificuldades sobre os conceitos estruturantes de Eletroquímica. Devido à importância desses conceitos estruturantes no Ensino de Eletroquímica, faz-se necessário pesquisas referentes aos conceitos. Dessa forma, as pesquisas relacionadas aos conceitos estruturantes de Eletroquímica e o LD são relevantes, já que as pesquisas encontradas na literatura apontam que uma das causas dos equívocos e/ou concepções errôneas dos alunos é devido ao LD. Garnett eTreagust (1992) sugerem que os professores e autores de LD trabalhem com os conceitos de Eletroquímica relacionando-os aos conceitos de física e química que são envolvidos. Pois, é necessário que os alunos tenham conhecimentos prévios sobre os conceitos envolvidos nas células Eletroquímicas. Na pesquisa de Özkaya, Üce e Sahin (2003), os pesquisadores identificaram as concepções alternativas sobre Eletroquímica de alunos do ES de química. Entre os principais temas que geraram concepções alternativas, nos futuros professores, estão: potenciais de eletrodo e ddp; identificação do cátodo e ânodo; condução metálica e eletrolítica; equilíbrio químico e eletroquímico; reações nos eletrodos e nas células Eletroquímicas. Vale ressaltar que os conceitos abordados são considerados estruturantes no Ensino de Eletroquímica. Em um artigo da década de 1990, Birss e Truax (1990) discutiram sobre aprendizagem dos conceitos de Eletroquímica. Ao longo do texto os autores abordam alguns fatores que podem ser prejudiciais a aprendizagem dos alunos. Para Birss e Truax (1990), os LD utilizados no Ensino de Eletroquímica no EM e nos anos iniciais da graduação, provavelmente, apresentam alguns problemas teóricos que precisam ser corrigidos para não gerarem dificuldades de compreensão, como por exemplo: falta de descrição detalhada e clara sobre requisitos instrumentais para a medição de potencial entre dois eletrodos. Pois, os alunos aprendem inicialmente os conceitos de Eletroquímica de maneira básica e sem associá-los com os conceitos básicos da termodinâmica e da cinética química, assim, quando aprofundados, os conceitos de Eletroquímica causam confusões no entendimento do aluno. Com base na revisão da literatura sobre o as pesquisas no Ensino de Eletroquímica, observou-se que grande parte dos trabalhos encontrados na literatura buscam identificar a compreensão das concepções alternativas dos educandos. Identificou-se que são encontrados poucos trabalhos na literatura sobre os conteúdos 36 de Eletroquímica e o LD. As pesquisas referentes a essa temática não apresentam nenhum método de análise de LD de nível superior que pode ser utilizado para analisar o conteúdo de Eletroquímica em LD. Alguns dos trabalhos encontrados na literatura apontam que LD contendo erros conceituais podem afetam a compreensão dos conceitos de Eletroquímica (CARAMEL; PACCA, 2011; CEYHUN; KARAGÖLGE, 2005; GOES; NOGUEIRA; FERNANDEZ, 2018; OGUDE; BRADLEY, 1994; SANGER; GREENBOWE, 1999; TSAPARLIS, 2018). Pode-se identificar que, apesar de existirem algumas pesquisas internacionais sobre o conteúdo de Eletroquímica, não se encontrou nenhuma que avaliasse as terminologias, contextualização histórica e fundamental dos conceitos de Eletroquímica presentes nos LD. Visto que, o LD é um material didático muito importante e usado no ensino, é utilizado como fonte de pesquisa, informação, conteúdo e apoio para professores e alunos. Devido à importância e influência que o LD tem no Ensino de Eletroquímica, identificou-se a necessidade de desenvolver um instrumento de análise dos conceitos eletroquímicos em LD de ES. Assim, esta pesquisa elaborou um instrumento de análise o checklist, baseado na pesquisa de Leite (2002), para avaliação do conteúdo de Eletroquímica nos LD de ES. O próximo capítulo é referente a Eletroquímica e os conceitos estruturantes que envolvem o Ensino de Eletroquímica. É apresentado um breve relato sobre o desenvolvimento da Eletroquímica no Brasil. Como também, uma revisão de literatura sobre os conhecimentos eletroquímicos e a importância de pesquisá-los. 37 3 ELETROQUÍMICA O desenvolvimento da Eletroquímica no Brasil começou entre a década de 1960 e 1970. Nesse período, muitos professores estrangeiros estabeleceram-se no interior de São Paulo, onde começou o desenvolvimento das pesquisas em Eletroquímica e Eletroanalítica no país (AVACA; TOKORO, 2002). Nesse contexto, a Eletroquímica brasileira, de modo geral, foi difundida por professores estrangeiros, entre eles Prof. Dr. Ivo Jordan, Prof. Dr. Tibor Rabóczkay, Prof. Dr. Pawel Krumholz, Prof. Dra. Helena Li Chum, Prof. Dr. Alejandro Jorge Arvia, Prof. Dr. Hélio Chagas, Prof. Dr. Ernesto Rafael González, Prof. Dr. Luis Alberto Avaca, Prof. Dr. Roberto Tokoro, Prof. Dr. Julien Françoise Coleta Boodts, Prof. Dr. Carl Herman Weiss, entre outros. No entanto, muitos pesquisadores e professores brasileiros contribuíram para o desenvolvimento e implantação dessa área da química, entre eles Prof. Dr. Eduardo Fausto de Almeida Neves, Prof. Dr. Marco-Aurélio De Paoli, Prof. Dr. Oscar Rosa Mattos, Prof. Dr. Nelson Ramos Stradiotto, Prof. Dr. Assis Vicente Benedetti e Prof. Dr. Luís Otávio de Sousa Bulhões (AVACA; TOKORO, 2002). Atualmente, a Eletroquímica no Brasil continua avançando e contribuindo para o desenvolvimento científico do país. De acordo com a pesquisa de Zanoni et al. (2017), nos últimos anos houve um aumento significativo nas publicações sobre pesquisas na Eletroquímica e eletroanalítica. O país está evoluindo nessa área devido à consolidação da sociedade científicas, congressos, entre outros eventos que contribuem para a divulgação e evolução da Eletroquímica (ZANONI et al, 2017). A Eletroquímica é um ramo da química que investiga as reações químicas que envolvem correntes e potenciais elétricos (NAGY, 2008). Essa ciência envolve conceitos físicos e químicos na transferência de massa, carga e energia. O Ensino de Eletroquímica, em nível superior, é considerado extenso e exige profundo conhecimento de conceitos da Eletricidade e da Química. Trata-se de uma ciência multidisciplinar que envolve conceitos de eletricidade, Química Geral, Termodinâmica Química e outros. Devido à essa extensão, o Ensino de Eletroquímica pode ser dividido em duas frentes, são elas, a Termodinâmica Eletroquímica e a Cinética Eletroquímica. De acordo com Zytkuewisz (2018, p. 97): [...] a Termodinâmica Eletroquímica, a qual aborda sistemas eletroquímicos que se encontram em equilíbrio termodinâmico; e a Cinética Eletroquímica, que envolve a compreensão de sistemas que evoluem para o equilíbrio 38 espontaneamente (modo galvânico) ou sofrem transformações por meio da aplicação de trabalho elétrico (modo eletrolítico). Em outras palavras, a Eletroquímica trata do estudo das reações químicas com fluxo de eletricidade, sejam ela espontâneas ou forçadas (modo galvânico e eletrolítico, respectivamente). Diante da divisão do Ensino de Eletroquímica, o presente trabalho irá focar nos conceitos da Termodinâmica Eletroquímica. Em razão da multidisciplinariedade presente no Ensino de Eletroquímica, o desenvolvimento dos conceitos da estruturantes da Termodinâmica Eletroquímica envolvem conhecimentos básicos sobre a eletricidade, Química Geral e Termodinâmica. No Ensino de Eletroquímica, os conceitos estruturantes dependem dos conhecimentos prévios de outras áreas, para que junto com os conhecimentos eletroquímicos os alunos consigam compreender e organizar cognitivamente tais conceitos. A construção dos conceitos estruturantes da Eletroquímica permite que sejam aplicados novos significados aos conceitos já trabalhados em outros momentos da vida acadêmica. O desenvolvimento da Eletroquímica foi baseado em experimentos utilizando a eletricidade. Tal fato, retrata que os conceitos base da eletricidade são de extrema importância para o desenvolvimento dos conceitos eletroquímicos. Os conceitos base da eletricidade que estão diretamente ligados com os conhecimentos eletroquímicos são: carga elétrica, força elétrica, campo elétrico, energia potencial elétrica, potencial elétrico, trabalho elétrico, diferença de potencial elétrico (ddp) e corrente elétrica. Dessa forma, faz-se necessário o conhecimento sobre os conceitos base da eletricidade que são considerados estruturantes para o desenvolvimento da Eletroquímica. Alguns conceitos fundamentais da Química Geral são essenciais para o ensino da Eletroquímica. Entre os conceitos de Química Geral essenciais para a Eletroquímica, encontra-se a carga formal, número de oxidação (Nox), conceitos de oxidação e redução, reação redox, balanceamento redox e balanceamento de carga. Além dos conceitos de eletricidade e Química Geral que precedem os conhecimentos de Eletroquímica, na Termodinâmica Eletroquímica são necessários alguns conceitos base e pontuais da Termodinâmica Química para o desenvolvimento conceitual dessa área. Alguns dos conceitos base da Termodinâmica Química 39 fundamentais para a Eletroquímica são: entalpia de reação, entropia, espontaneidade termodinâmica, energia de Gibbs, energia livre de reação, equilíbrio químico. Os conhecimentos prévios de outras disciplinas estão diretamente ligados com o desenvolvimento dos conceitos estruturantes da Eletroquímica. Assim, é preciso que esses conceitos prévios sejam de conhecimento dos discentes e docentes para o desenvolvimento do ensino de Eletroquímica. Os trabalhos encontrados na revisão de literatura apresentam alguns dos conceitos estruturantes do ensino de Eletroquímica (BIRSS; TRUAX, 1990; CARAMEL; PACCA, 2011; CEYHUN; KARAGÖLGE, 2005; GARNETT; TREAGUST, 1992; GOES; NOGUEIRA; FERNANDEZ, 2018; OGUDE; BRADLEY, 1994, 1996; ÖZKAYA; ÜCE; SAHIN, 2003; SANGER; GREENBOWE, 1997a, 1999; TSAPARLIS, 2018), tais como: - Células Eletroquímica (galvânicas e eletrolíticas); - Componentes das células (ponte salina, voltímetro, amperímetro, eletrodos, eletrólitos); - Terminologias Eletroquímicas (eletrodos, cátodo, ânodo, oxidação e redução, potencial de eletrodo ou de equilíbrio); - Reações redox; - Diferença de potencial; - Corrente elétrica; - Fluxo de elétrons; Esses conceitos são fundamentais para o ensino de Eletroquímica, por isso é preciso que sejam ensinados corretamente para os alunos. Sabendo-se que, o LD é um dos principais materiais didáticos utilizados por professores e alunos durante o processo de estudo dos conceitos teóricos e também práticos, faz-se necessário que o livro texto apresente de forma adequada os conceitos eletroquímicos. Considerando a importância dos conceitos estruturantes para o ensino de Eletroquímica e a utilização dos LD como material teórico para o ensino, acredita-se que seja necessária uma revisão dos conteúdos que são apresentados nesses materiais didáticos. Dessa forma, este trabalho visa desenvolver um instrumento, o checklist, para analisar os conceitos estruturantes de Eletroquímica nos LD utilizados nos cursos de ES. Além dos conceitos estruturantes da Eletroquímica encontrados na revisão da literatura, outros conceitos considerados essenciais foram inseridos no checklist de 40 Eletroquímica (Apêndice A). Os conceitos estruturantes contemplados no checklist, são referentes a área da Termodinâmica Eletroquímica. Os conceitos estruturantes presentes no checklist são: - Contextualização histórica da Eletroquímica; - Conceitos fundamentais da Química Geral para a Eletroquímica; - Relação da Eletroquímica com a Eletricidade e a Termodinâmica Química; - Células Eletroquímicas; - Terminologias utilizadas na Eletroquímica; - Problemas inerentes nas ilustrações e esquemas. A segunda seção do checklist, trata-se dos conceitos complementares e de suporte para esta área da química. São abordados os conceitos de Eletricidade e Termodinâmica Química que são essenciais para o desenvolvimento dos conceitos eletroquímicos. Os conceitos abordados pelo checklist são definidos e apresentados no Guia do Checklist, o qual pode ser encontrado no Apêndice B. Os próximos capítulos descrevem os objetivos da pesquisa, o procedimento metodológico utilizado para o desenvolvimento e validação do checklist, os resultados e discussão obtidos com o checklist e as considerações finais. 41 4 OBJETIVOS 4.1 Objetivo geral Elaborar e validar um checklist para análise do conteúdo de Eletroquímica de livros didáticos utilizados para o ensino de Eletroquímica do Ensino Superior. 4.2 Objetivos específicos • Elencar os conteúdos e conceitos da Eletroquímica considerados estruturantes; • Desenvolver um Guia com a descrição dos conceitos estruturantes da Eletroquímica. • Identificar e avaliar os LD mais adotados como bibliografia básica dos cursos de Licenciatura em Química das Instituições Públicas do Estado de São Paulo. 42 5 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS 5.1 Pesquisa qualitativa do tipo documental Com base nos critérios de desenho de pesquisa estabelecidos por Flick (2009), esta pesquisa trata-se de uma pesquisa qualitativa do tipo documental. A pesquisa qualitativa não requer uso direto de métodos ou técnicas estatísticas (KAUARK; MANHÃES; MEDEIROS, 2010), ou seja, não trabalha diretamente com variáveis e não aplica tratamento estáticos para a análise dos dados. Este modelo de pesquisa, não utiliza números ou dados estáticos, seus resultados são apresentados de maneira descritiva e os dados analisados indutivamente baseados na literatura e referencial teórico. A pesquisa qualitativa é usada para compreender os significados e os fenômenos da ciência através das reflexões e atuações (MÓL, 2017). [...] Na pesquisa em Ensino de Química, este postulado da metodologia qualitativa é importante porque posiciona a educação como um processo interativo, que acontece na relação entre professores, estudantes e os conceitos científicos específicos da Química. (MÓL, 2017, p. 502). No caso da pesquisa documental, o pesquisador não tem contato direto com os sujeitos estudados, seu contato é com os documentos produzidos por ou sobre estes (MÓL, 2017). Quando esses documentos são estudados, sob o olhar do pesquisador baseado em nova teorias, é possível obter nova interpretação e resultado. Neste trabalho à pesquisa, do tipo documental, refere-se a análise de LD utilizados no Ensino de Eletroquímica de nível superior. A análise de LD trata-se de uma etapa fundamental para que o livro possa ser avaliado e escolhido conforme os objetivos pedagógicos dos educadores e do curso, como também a verificação e avaliação do conteúdo que é levado até os estudantes. De acordo com Amaral et al. (2006), a análise de LD requer critérios que decorrem da experiência no magistério e, também, dos conhecimentos da formação inicial e continuada. Para analisar-se um LD, é preciso selecionar os parâmetros de análise que serão adotados. Tais parâmetros, devem ser escolhidos de acordo com o currículo escolar, no qual o LD será usado, e com base nas pesquisas acadêmicas sobre o tema (AMARAL et al., 2006). 43 Dessa maneira, para desenvolver os parâmetros de análise, ou seja, para a formulação dos critérios de análise dos LD utilizados no Ensino de Eletroquímica, adotou-se como referencial metodológico o trabalho desenvolvido por Leite (2002). Como embasamento teórico na escolha dos critérios de análise do conteúdo de Eletroquímica nos LD de Ensino Superior, utilizou-se as Diretrizes Curriculares Nacionais para os cursos de Química (BRASIL, 2001), a Resolução CNE/CES 8, de 11 de março de 2002 (BRASIL, 2002), os quais abordam quais são os conteúdos quem devem conter em um curso de química de nível superior, como também, estudo e discussões dos conceitos estruturantes da Eletroquímica, utilizando o livro de Físico-Química de Ball e artigos científicos da área. A formulação e validação do checklist teve como base metodológica a pesquisa de Leite (2002), a autora desenvolveu critérios para analisar a história da ciência presente em LD e realizou a validação do método. A escolha dos critérios de análise utilizados no checklist foram estabelecidos com base nas pesquisas da área de Eletroquímica. 5.2 Checklist A palavra checklist é de origem inglesa que significa “lista de verificações”, trata-se da junção de duas palavras check que significa verificar e list que é lista. O checklist é um instrumento de controle, o qual é composto por um conjunto de condutas, nomes, itens, ou tarefas que devem ser escutadas ou avaliadas. O checklist trata-se de uma lista de verificação e avaliação que pode ser usada para diferentes finalidades. Este deve apresentar critérios bem definidos para seu determinado fim. A função deste instrumento é auxiliar o avaliador sobre quais critérios são importantes a fim de garantir a objetividade, credibilidade e reprodutibilidade da avaliação. Neste caso, o checklist foi desenvolvido com base na pesquisa de Leite (2002), na qual a autora desenvolveu um método para análise da história da ciência dos LD. Na ocasião, a autora identificou que não existia um instrumento capaz de analisar o conteúdo histórico dos livros de ciência de maneira compreensiva e sistemática. A autora buscou desenvolver um instrumento de análise eficaz para avaliar a história da ciência nos LD utilizados no ensino de ciência. Para a formulação do checklist Leite 44 (2002) fez um levantamento bibliográfico sobre a história da ciência, as questões e os itens coletados neste levantamento foram utilizados no desenvolvimento do mesmo. O checklist de Leite (2002) é dividido em 8 dimensões consideradas relevantes para o instrumento. Sendo essas dimensões: • Tipo e organização da informação histórica; • Materiais utilizados; • Exatidão e precisão da informação histórica; • Contextos aos quais a informação histórica está relacionada; • Status de conteúdos histórico; • Atividades de aprendizagem que lidam com a história da ciência; • Consistência interna do livro; • Bibliografia sobre a história da ciência. As dimensões do checklist abrangem as informações históricas contidas nos LD, o papel das informações históricas dos LD, consistência dos livros sobre a história da ciência e a bibliografia da história da ciência. Dentre as dimensões encontram-se algumas subdimensões que são provenientes dos conhecimentos históricos da autora e também de questões encontradas na literatura. Essas subdimensões servem para esclarecer o significado de cada dimensão e especificar os aspectos que requerem mais atenção. Assim, as subdimensões oferecem diretrizes para uma análise mais abrangente. De acordo com Leite (2002), o checklist é um instrumento apropriado para guiar e auxiliar na análise do conteúdo de maneira qualitativa, pois remete os itens que devem ser procurados durante a análise. A autora aponta que este método também pode ser usado de modo quantitativo, para isso são necessárias algumas adaptações com relação às pontuações dos itens. Como no trabalho de Leite (2002), o checklist de Eletroquímica tem caráter qualitativo e contém algumas dimensões, que neste caso são chamadas de categorias. As categorias são adaptadas às necessidades dos conteúdos eletroquímicos. Sempre que necessário os critérios de análise, ou seja, as questões referentes ao conteúdo de Eletroquímica, foram reformulados para conseguirem abranger os conteúdos estruturantes de maneira compreensível e adequada a diferentes LD. 45 As reformulações do checklist de Leite (2002) foram realizadas até que o método se tornasse conciso e de fácil aplicação. O checklist desenvolvido por Leite (2002) foi usado para analisar livros de física do EM. Quando necessário, a autora fez ajustes nos critérios de análise para torná-los autoexplicativos. Para a verificação da efetividade do instrumento de análise da história da ciência nos LD, a autora teve de validar o checklist. A validação do checklist permitiu a confirmação de que o instrumento permite uma análise confiável e eficiente do conteúdo histórico. A validação consiste em 3 etapas, as quais são apresentadas na figura abaixo. Figura 1- Etapas do processo de validação. Fonte: Elaboração própria. Diferente do método de Leite (2002), o checklist de Eletroquímica (Apêndice A) necessitou do acompanhamento de um Guia para o preenchimento desse instrumento. O Guia para utilização do checklist para análise do conteúdo de Eletroquímica em Livros Didáticos (Apêndice B) é uma ferramenta norteadora deste instrumento, é um documento complementar. Tem como funcionalidade auxiliar o avaliador no preenchimento do checklist, como também apresentar adequadamente os conceitos de Eletroquímica e demais conceitos complementares e de suporte encontrados no instrumento. 46 O desenvolvimento deste documento sucedeu-se devido à complexidade dos conceitos de Eletroquímica. O Guia para utilização do Checklist para análise do conteúdo de Eletroquímica em Livros Didáticos apresenta as mesmas categorias existentes no checklist. 5.3 Desenvolvimento do Checklist Para o desenvolvimento dos critérios buscou-se nas Diretrizes Curriculares Nacionais para os Cursos de Química (BRASIL, 2001) e na Resolução CNE/CES 8, de 11 de março de 2002 (BRASIL, 2002) quais eram os conceitos de Eletroquímica que deveriam estar presentes nos cursos de Química. No entanto, não são especificados nesses documentos quais são os conceitos de Eletroquímica que devem ser ensinados nos cursos de Química do Ensino Superior. As Diretrizes Curriculares Nacionais para os Cursos de Química definem o perfil dos formandos, as competências e habilidades, a estrutura geral do curso e os conteúdos curriculares que um curso de Química deve oferecer. Com relação ao conteúdo definido nas diretrizes, fica evidente que os alunos devem ter conhecimentos sobre as propriedades físico-químicas das substâncias e dos materiais; estrutura atômica e molecular; análise química; termodinâmica química; cinética química; estudo de compostos orgânicos; organometálicos; compostos de coordenação; macromoléculas e biomoléculas; e técnicas básicas de laboratório. De acordo com as diretrizes (BRASIL, 2001), os conhecimentos específicos da formação do profissional de química ficam a critério da Instituição de Ensino Superior (IES). Cabe a IES estabelecer o perfil do profissional que irá formar e quais são as habilidades necessárias para esse. [...] as diretrizes curriculares devem propiciar às instituições a elaboração de currículos próprios adequados à formação de cidadãos e profissionais capazes de transformar a aprendizagem em processo contínuo, de maneira a incorporar, reestruturar e criar novos conhecimentos; [...] (BRASIL, 2001, p.2). Assim os critérios desenvolvidos foram essencialmente provenientes das questões teóricas da Eletroquímica. As questões teóricas da Eletroquímica surgiram durante o processo de revisão dos conceitos de Eletroquímica realizado em conjunto com um professor especialista da área, como também pela revisão de literatura que permitiu identificar quais eram os conceitos estruturantes. Leite (2002) aponta que 47 para a criação de um item, apropriado para a análise do conteúdo, é necessário que o indivíduo tenha conhecimentos específicos sobre o tema. Para a fundamentação do conteúdo Eletroquímica, utilizou-se outro referencial teórico o livro Físico-Química de Ball (2014). A escolha do livro de Físico-Química (BALL, 2014) deve-se pela linguagem clara e coesa, apresentação detalhada dos conteúdos e por apresentar poucas divergências conceituais. Porém, quando necessário buscou-se por outras fontes bibliográficas, como livro verde e o livro dourado da IUPAC (2006, 2014), dicionários e enciclopédias da ECS (The Electrochemical Society), complementação dos conteúdos em outros livros textos, como Físico-Química II, Pilla. O desenvolvimento do checklist iniciou-se com a revisão de literatura para identificação dos conceitos estruturantes da Eletroquímica. Após a identificação destes, realizou-se em conjunto com um professor especialista da área um minucioso estudo de aprofundamento teórico dos conceitos de Termodinâmica Eletroquímica. O estudo dos conceitos decorreu de leituras do capítulo de Eletroquímica do livro de Físico-Química de Ball (2014); o professor especialista explicava de maneira detalhada os conceitos que eram abordados ao longo das leituras; realizava-se discussões dos conceitos a respeito que como esses deveriam ser abordados nos livros textos, como também, comparava-se a maneira como os conceitos eram abordados pelo livro de referência, Físico-Química (BALL, 2014), e como eram apresentados nos livros comumente adotados nas disciplinas de Eletroquímica. Durante essas reuniões de estudo as questões que compõem o checklist eram formuladas. As reuniões de estudo eram gravadas para que seus áudios fossem escutados quando necessário, a fim de auxiliar no desenvolvimento das questões. No entanto, à medida que se avança nos estudos dos conceitos de Eletroquímica via-se a necessidade de reformulação das questões para que estas se adequassem aos novos conceitos e houvesse conexão entre as questões e os conceitos. A revisão das questões acontecia para que as mesmas tornassem claras e objetivas, como também, para que os conceitos não fossem repetidos em diversas questões. Ao longo do processo de estudo, as questões foram elaboradas e reelaboradas até que se adequassem a uma linguagem clara e coesa para o leitor. As adequações das questões eram discutidas durante as reuniões de estudo. As questões são de 48 caráter qualitativo, pois o checklist avaliará a qualidade do conteúdo de Termodinâmica Eletroquímica dos LD do ES, buscando identificar apenas a qualidade e não a quantidade de conteúdo. Após a elaboração das questões, estas foram organizadas em categorias. Por exemplo, as que foram estruturadas na categoria de Células Eletroquímicas, como: questões sobre células galvânicas, componentes das células, cálculo de potencial e outros conceitos. Já as questões sobre as imagens e esquemas encontram-se na categoria de Problemas inerentes nas ilustrações e esquemas. Foram elaboradas 8 categorias, sendo divididas em 2 seções. A primeira seção contém os conceitos estruturantes da Eletroquímica. A primeira categoria é destinada para a contextualização histórica da eletricidade e Eletroquímica. Apresentar a historicidade da eletricidade devesse ao fato desta anteceder a Eletroquímica e foi por meio da aplicação da eletricidade que sugiram os primeiros estudos da Eletroquímica, como por exemplo, os estudos de Luigi Galvani e Alessandro Volta. Seguida pelas categorias dos conceitos fundamentais da Química Geral para a Eletroquímica, os quais são fundamentais por serem conceitos prévios e essenciais para o desenvolvimento dos estruturantes da Eletroquímica. As outras quatro categorias, Conceitos Fundamentais da Química Geral para a Eletroquímica, Células Eletroquímicas, Terminologias utilizadas na Eletroquímica e Problemas inerentes nas ilustrações e esquemas. Está seção refere-se a maneira como os conceitos estruturantes da Eletroquímica devem ser abordados nos textos e ilustrações dos LD, como também, a forma mais adequada de utilizar as terminologias da Eletroquímica. Por fim, a segunda seção contém duas categorias de conceitos de outras áreas que são essenciais para o desenvolvimento da Eletroquímica. São as categorias dos conceitos de Eletricidade e Termodinâmica Química que estão relacionados com os conceitos de Eletroquímica. Estas categorias elaboradas para apresentar ao leitor os conceitos básicos e fundamentais de outras áreas que são importantes para os conceitos estruturantes da Eletroquímica. O checklist do conteúdo de Eletroquímica tem caráter qualitativo. Para Leite (2002, p. 346, tradução nossa) “[...] uma lista de verificação (qualitativa) pode ser útil dentro de um contexto de pesquisa e de um contexto de formação de professores [...]”. Sendo assim, o checklist tem como intuito contribuir na escolha de um LD que tenha os conteúdos básicos de Eletroquímica corretos e coerentes. 49 Em vista da complexidade dos conceitos da Termodinâmica Eletroquímica, as definições dos conceitos abordados nas categorias são encontradas no Guia para utilização do Checklist para análise do conteúdo de Eletroquímica em Livros Didáticos (Apêndice B). Devido a complexidade dos conceitos de Eletroquímica, como também, as abordagens conceituais inadequadas presentes na literatura, fez-se necessário o desenvolvimento de um material de apoio para a descrição adequada dos conceitos contemplados no checklist. As questões do checklist podem ser classificadas utilizando três critérios: adequada, necessita de revisão ou não abordado. A classificação dos critérios de análise foi elaborada baseada na pesquisa desenvolvida por AMARAL et al. (2006), porém os autores utilizavam outras denominações como: adequado, pouco adequado e inadequado. Para o item ser considerado adequada, a obra deverá abordar o conceito de maneira correta. A classificação necessita de revisão será aplicada as questões cujos conteúdos apresentam erros conceituais ou até mesmo que se encontram em discussão pela comunidade científica. Por fim, a classificação não abordada a é aplicada quando o LD não aborda o conceito. 5.4 Validação do checklist Após a elaboração do checklist, o mesmo passou pela etapa de validação. A validação do checklist certificou de que o método é adequado para a análise do conteúdo de Eletroquímica, isto é, se realmente funciona e pode ser aplicado na avaliação da qualidade dos LD. Para uma validação confiável é necessária a participação de educadores da área de Eletroquímica. Pois, estes terão experiência e conhecimento dos conceitos eletroquímicos, como também familiaridade com os LD usados nessas disciplinas de Eletroquímica. A validação foi realizada pela autora do checklist e por um professor especialista da área utilizando-se a mesma metodologia proposta no referencial metodológico, ou seja, a pesquisa de Leite (2002). A validação do checklist foi realizada com a análise de diferentes LD, para identificar se o método conseguiria abranger os conteúdos eletroquímicos em diferentes livros. Dessa maneira, foram selecionados dois LD, sendo esses: ATKINS Físico-Química (ATKINS; PAULA, 2008) e Princípios de Química: questionamento da 50 vida moderna e o meio ambiente (ATKINS; JONES, 2012). Sendo esses dois LD os mais indicados como bibliografia básica nas disciplinas de Eletroquímica dos cursos de Licenciatura em Química das instituições publicadas do estado de São Paulo. A escolha dos livros que foram utilizados na validação do checklist, deu-se pelos resultados de dois trabalhos desenvolvidos durante o curso de mestrado para dois eventos científicos o Encontro Paulista de Pesquisa em Ensino de Química (EPPEQ) e o Evento de Educação em Química (EVEQ). Respectivamente, o primeiro trabalho “Caracterização dos Livros Didáticos utilizados para o Ensino de Eletroquímica nos Cursos de Licenciatura em Química do IFSP” (FERREIRA et al., 2019) e o segundo trabalho “Caracterização dos Livros Didáticos adotados para o Ensino de Eletroquímica nos Cursos de Licenciatura em Química nas Universidades Públicas de São Paulo” (FREITAS et al., 2019). Para a elaboração desses trabalhos, fez-se um levantamento, via internet, sobre os cursos de Licenciatura em Química, cadastrados no MEC, das Universidades Públicas do Estado de São Paulo e os Institutos Federais de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo. A escolha do estado de São Paulo, deu-se por ser o local de trabalho dos pesquisadores, como também, por estarem localizados nesse estado as Universidade Públicas Brasileiras consideradas de excelência. As instituições selecionadas foram: Universidade de São Paulo (USP), Universidade de Campinas (Unicamp), Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP), Universidade Virtual do Estado de São Paulo (UNIVESP), Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), Universidade Federal do ABC (UFABC) e os Institutos Federais de São Paulo (IFSP). Foram considerados todos os campi que tinham o curso de Licenciatura em Química. Sendo assim, foram 8 campi do IFSP, 3 campi da USP, 4 campi da UNESP e 4 campi da UFSCar. Com todos os cursos selecionados, buscou-se nos sites das instituições os Projetos Pedagógicos de Curso (PPC) e as ementas dos cursos. Em seguida, utilizou- se o descritor “Eletroquímica” para identificar quais disciplinas ofereciam o conteúdo de Eletroquímica. Com as disciplinas selecionadas, verificou-se quais eram os LD indicados como bibliografia básica para os cursos de Eletroquímica e classificou-se esses livros. Dentre os livros