UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE CIÊNCIAS E MATEMÁTICA MESTRADO PROFISSIONAL GABRIELA SALVATI DECONTI SEQUÊNCIA DE ENSINO INVESTIGATIVA NO ESTUDO DE ISOMERIA ÓPTICA CAXIAS DO SUL, RS 2025 UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE CIÊNCIAS E MATEMÁTICA MESTRADO PROFISSIONAL SEQUÊNCIA DE ENSINO INVESTIGATIVA NO ESTUDO DE ISOMERIA ÓPTICA Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Ensino de Ciências e Matemática da Universidade de Caxias do Sul, sob orientação da Profa. Dra. Fernanda Miotto como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ensino de Ciências e Matemática. CAXIAS DO SUL, RS 2025 Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Universidade de Caxias do Sul Sistema de Bibliotecas UCS - Processamento Técnico CDU 2. ed.: 54:37 Deconti, Gabriela Salvati Sequência de ensino investigativa no estudo de isomeria óptica [recurso eletrônico] / Gabriela Salvati Deconti. – 2025. Dados eletrônicos. Dissertação (Mestrado) - Universidade de Caxias do Sul, Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática, 2025. Orientação: Fernanda Miotto. Modo de acesso: World Wide Web Disponível em: https://repositorio.ucs.br 1. Química - Estudo e ensino. 2. Aprendizagem. 3. Isomerismo. I. Miotto, Fernanda, orient. II. Título. Catalogação na fonte elaborada pela(o) bibliotecária(o) Carolina Machado Quadros - CRB 10/2236 D296s GABRIELA SALVATI DECONTI SEQUÊNCIA DE ENSINO INVESTIGATIVA NO ESTUDO DE ISOMERIA ÓPTICA Dissertação apresentada ao Programa de Pós- graduação em Ensino de Ciências e Matemática da Universidade de Caxias do Sul, sob orientação da Profa. Dra. Fernanda Miotto, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ensino de Ciências e Matemática. Aprovado em 19/09/2025 Banca Examinadora Prof. Dra. Fernanda Miotto Universidade de Caxias do Sul - UCS Prof. Dr. Agostinho Serrano de Andrade Neto Universidade de Caxias do Sul – UCS Prof. Dr. Antônio Vanderlei dos Santos Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões- URI AGRADECIMENTOS Este trabalho não é apenas um reflexo de meu esforço individual, mas também de todas as mãos que se uniram, direta ou indiretamente, para torná-lo realidade. O reconhecimento de cada gesto, por menor que tenha sido, é o que torna esta conquista ainda mais especial. O desejo de prosseguir adquirindo conhecimento através da pesquisa acadêmica exigiu muita determinação e foco a fim de obter esta esplêndida conquista. Agradeço a Deus por todas as oportunidades concedidas a mim, pela força e tranquilidade nos momentos de fraqueza e dificuldades. Um agradecimento especial à minha família, por seu amor e compreensão durante esses anos. Agradeço aos meus pais, João e Simone, e minha irmã Giovana, que sempre acreditaram em mim, nunca mediram esforços para realizar meus sonhos e vontades. Tudo o que pedi vocês sempre fizeram o possível e impossível para tornar real. Deram-me o seu melhor, me educaram e me ensinaram a nunca desistir dos meus sonhos. Gostaria de expressar minha profunda gratidão à minha orientadora, Profa. Dra. Fernanda Miotto, por sua orientação, paciência e apoio incondicional ao longo deste processo. Me acompanhaste durante minha graduação e apesar da intensa rotina de sua vida acad êmica aceitou me orientar novamente nesta pesquisa. Gratidão por compartilhar seus conhecimentos durante todos estes anos, com certeza fizeram grande diferença no resultado final deste trabalho. Agradeço também a todos os docentes do Programa pela elevada qualidade do ensino oferecido, cuja as aulas e conselhos foram fundamentais para o desenvolvimento desta pesquisa. E às minhas queridas amigas: Laísa, Júlia, Bruna que estiveram ao meu lado com suas risadas, conselhos e carinho incondicional. Cada uma de vocês contribuiu com uma parte de si, e por isso sou eternamente grata. Vocês foram fundamentais para meu crescimento e para o desenvolvimento deste trabalho, com suas palavras de encorajamento e amizade, que sempre me fizeram sentir que eu não estava sozinha. Um agradecimento especial ao Instituto Estadual de Educação Cecília Meireles, a Diretora Susiane Hinnah pela oportunidade de aplicar minha pesquisa, e por todo apoio e incentivo. Gratidão aos meus maravilhosos e queridos alunos do terceiro ano do Ensino Médio do ano de 2024, sem vocês meu sonho não teria se realizado. Vocês foram incríveis! Gratidão por todo acolhimento, carinho, confiança e conhecimento compartilhado. Com certeza vocês estão eternizados em meu coração. E por fim, gostaria de agradecer a todos que estiveram comigo nessa caminhada, que me proporcionaram mais que a busca de conhecimento técnico e científico, mas uma lição de vida. A todos que, de alguma forma, contribuíram para a realização deste projeto, o meu mais sincero e profundo agradecimento. Cada pessoa que esteve ao meu lado, seja com palavras de incentivo, apoio emocional, ou simplesmente pela presença, teve um papel fundamental na minha jornada. RESUMO A aprendizagem de Química deve possibilitar aos alunos a compreensão das transformações químicas que ocorrem no mundo físico de forma abrangente e integrada, para que estes possam julgar, com fundamentos, as informações adquiridas na mídia, na escola, com pessoas, etc. Ao trabalhar o conceito de isomeria óptica na disciplina de Química, por vezes o professor nota que os alunos apresentam dificuldades de compreensão evidenciada em relação a outros conceitos dentro da Química Orgânica. Dessa forma, o presente trabalho busca a aplicação de uma sequência de ensino investigativa (SEI), isto é, sequências de atividades (aulas) e a metodologia jigsaw como estratégias de ensino fundamentadas em concepções prévias e subsidiadas pela evolução conceitual, dentro de uma abordagem construtivista. Como produto temos uma proposta pedagógica organizada na forma de uma sequência de ensino investigativa com o tema: Como promover a aprendizagem dos alunos do 3° ano do Ensino Médio usando a metodologia de ensino por investigação na construção do conceito de isomeria óptica? Diante do que foi apresentado o objetivo geral da pesquisa é: Desenvolver o conceito de Isomeria Óptica por meio de uma sequência didática para a construção e potencialização de aprendizagem conceitual dos alunos. Palavras-chave: Isomeria Óptica, Sequência de Ensino Investigativa, Jigsaw, Ensino por Investigação. ABSTRACT Chemistry learning should enable students to understand the chemical transformations that occur in the physical world in a comprehensive and integrated manner, enabling them to make informed judgments about information acquired through the media, at school, and from other people. When teaching the concept of optical isomerism in Chemistry, teachers sometimes notice that students have difficulty understanding it, especially when compared to other concepts within Organic Chemistry. Therefore, this study seeks to apply an inquiry-based teaching sequence (ISS), i.e., sequences of activities (lessons) and the jigsaw methodology as teaching strategies based on prior conceptions and supported by conceptual evolution, within a constructivist approach. The result is a pedagogical proposal organized as an inquiry-based teaching sequence with the theme: How can we promote learning among third-year high school students using inquiry-based teaching to develop the concept of optical isomerism? Given the above, the overall objective of this research is to develop the concept of optical isomerism through a teaching sequence to build and enhance students' conceptual learning. Keywords: Optical Isomerism, Investigative Teaching Sequence, Jigsaw, Inquiry-Based Teaching. LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Etapas da SEI ................................................................................................................... 28 Figura 2 - Organograma de Isomeria ................................................................................................. 33 Figura 3- Representação de uma molécula quiral .............................................................................. 34 Figura 4 - Representação de pares de enantiômeros da talidomida ................................................... 34 Figura 5 - Representação esquemática da atividade realizada baseada na estratégia cooperativa de aprendizagem Jigsaw. Adaptado de Fatareli, et al. (2010). Presente em artigo de Marco Silva, Leonardo Castanhede e Severina Castanhede. ................................................................................... 49 Figura 6- Levantamento de hipóteses ................................................................................................ 58 Figura 7- Molécula do bitartarato de potássio ................................................................................... 61 Figura 8 – Escritas Individuais ........................................................................................................... 62 Figura 9 - Alunos nos grupos de base lendo os textos utilizados no Jigsaw. ..................................... 66 Figura 10- Representação da molécula do butan-1-ol utilizando o software Molview ..................... 68 Figura 11- Representação da molécula do bitartarato de potássio utilizando o software Molview .. 69 Figura 12 – Modelos Moleculares construídos pelos estudantes com massa de modelar. ................ 70 Figura 13- Respostas elaboradas pelos estudantes para a questão número 2. ................................... 74 file:///C:/Users/Note/Desktop/PROJETO%20DE%20QUALIFICAÇÃO%20(3)%20(Reparado).docx%23_Toc206442019 LISTA DE QUADROS Quadro 1- Principais dificuldades de aprendizagem ......................................................................... 37 Quadro 2: Síntese das etapas do desenvolvimento da SEI ................................................................. 45 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS BNCC Base Nacional Comum Curricular SEI Sequência de Ensino Investigativo ZDP Zona de Desenvolvimento Pessoal SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 14 2. JUSTIFICATIVA..................................................................................................... 17 3. REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................... 19 3.1. Piaget .......................................................................................................................... 19 3.2. Vigotsky ..................................................................................................................... 21 3.3. Sequência de Ensino Investigativo ............................................................................ 24 3.4. Ensino de Química ..................................................................................................... 30 3.5. Dificuldades de Aprendizagem do Conteúdo de Isomeria ......................................... 35 3.6. Trabalhos Relacionados ............................................................................................. 37 4. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS .......................................................... 40 4.1. Caracterização da pesquisa ........................................................................................ 40 4.2. Contexto da pesquisa ................................................................................................. 41 4.3. Instrumentos de coleta de dados ................................................................................ 42 4.4. Técnicas de análise de dados ..................................................................................... 43 4.5. Desenvolvimento da pesquisa .................................................................................... 44 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................. 50 5.1. Encontro 3: Apresentação do problema ..................................................................... 55 5.2. Encontro 4: levantamento de hipóteses e solução do problema ................................. 57 5.3. Encontro 5: sistematização grande grupo e escrita individual ................................... 59 5.4. Encontro 6: Sistematização do conhecimento (Jigsaw) ............................................. 64 5.5. Encontro 7: Exercícios contextualizados ................................................................... 67 6. PRODUTO EDUCACIONAL ................................................................................ 78 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................. 79 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................... 84 9. APÊNDICE A ........................................................................................................... 91 10. APÊNDICE B ........................................................................................................... 93 11. APÊNDICE C ........................................................................................................... 94 12. APÊNDICE D ......................................................................................................... 100 13. ÂPENDICE E ......................................................................................................... 102 14. APÊNDICE F ......................................................................................................... 140 15. ANEXO A ............................................................................................................... 142 14 1. INTRODUÇÃO A sala de aula é um espaço de encontro entre conhecimentos diversos. A relação pedagógica, composta pela tríade professor–alunos–conhecimentos, envolve diferentes dimensões, entre as quais podemos destacar: as de ordem afetiva, relacionadas às expectativas de cada um; as de ordem pedagógica, relacionadas aos recursos didáticos e diferentes estratégias de ensino que o professor tem à sua disposição, e as de ordem epistemológica, relacionadas às características do conhecimento que se deseja ensinar. Todas essas dimensões estão envolvidas na tomada de decisões do professor e em suas ações, o que exige um trabalho de constante aperfeiçoamento. Para Vygotsky (1998, 2003), o desenvolvimento dos níveis de aprendizagem por meio do diálogo e de interações na sala de aula possibilita aos educandos o desenvolvimento de processos psicológicos superiores, favorecendo a formação de conceitos científicos. Existem dois níveis de desenvolvimento de aprendizagem, a saber: nível de desenvolvimento real e nível de desenvolvimento potencial. Eles se distinguem em alguns pontos. O primeiro nível se dedica às capacidades já formadas pelo indivíduo, isto é, permite que a criança realize atividades por ela mesma, visto que os ciclos mentais e de desenvolvimento já se completaram. Referem-se às habilidades e ao conhecimento adquiridos pela criança. O segundo abraça as capacidades em construção, isto é, a criança apenas consegue realizar alguma atividade mais elaborada com a ajuda de outros indivíduos, por meio do diálogo e da cooperação. Neste sentido, a utilização de novas ferramentas pedagógicas diminui a falta de interesse e desmotivação dos alunos, considerando que tais metodologias potencializam a aprendizagem dos educandos e oportunizam o envolvimento ativo deles no processo de ensino aprendizagem. Muitos estudos revelam que ao colocar o discente como protagonista na construção do processo de ensino- aprendizagem, o estudante torna-se protagonista do processo, favorecendo a construção dos seus próprios saberes e autor de seu conhecimento, e nestes casos, o professor torna-se o facilitador e moderador desse processo (CABRERA, 2006; KRASILCHIK, 2008; MACEDO; PETTY; PASSOS, 2005; MOREIRA, 2010; SÁ & QUEIRÓZ, 2010). Ramos (2003) legitima o uso da contextualização no Ensino Médio ao apresentar a ideia de que esse é um eixo de grande importância quando se deseja atribuir significado ao conhecimento aprendido e vinculá-lo a uma concepção prévia. Ainda, como consequência, o autor destaca que ao utilizar esse recurso estabelece-se a possibilidade de que o aluno não faça apenas 15 uma reflexão e análise sobre o que é aprendido, mas desenvolva também, um pensamento com uma percepção crítica que vai além das generalizações e senso comum. Logo, aproximá-lo dos conhecimentos químicos abordados durante a disciplina ao apresentar relação com a sua realidade, o ensino passa a ser motivador e não apenas uma sequência de conteúdos repetitivos com a formulação irregular e sem sentido (MACHADO, 2005). Ao trabalhar o conceito de isomeria na disciplina de Química, por vezes o professor nota que os alunos apresentam dificuldades de compreensão, dado que é complexo reconhecer rapidamente que esse conceito estabelece que existe uma série de substâncias que, apesar de possuir a mesma fórmula molecular, dispõe de conectividades e/ou arranjos espaciais dos átomos diferentes, ocasionando então, propriedades também distintas (CORREIA, et al., 2010). Portanto, uma sequência didática para o ensino de isomeria foi elaborada neste trabalho. A sequência de ensino investigativa (SEI), isto é, sequências de atividades (aulas) abrangendo um tópico do programa escolar em que cada atividade é planejada, do ponto de vista do material e das interações didáticas, visa proporcionar aos alunos: condições de trazer seus conhecimentos prévios para iniciar os novos, terem ideias próprias e poder discuti-las com seus colegas e com o professor passando do conhecimento espontâneo ao científico e adquirindo condições de entenderem conhecimentos já́ estruturados por gerações anteriores. Desta forma, o problema de pesquisa a ser investigado é: “Como promover a aprendizagem dos alunos do 3° ano do Ensino Médio usando a metodologia de ensino por investigação na construção do conceito de isomeria óptica?" Assim, diante do que foi apresentado acima o objetivo geral da pesquisa é: Desenvolver o conceito de Isomeria Óptica por meio de uma sequência de ensino investigativa para a construção e potencialização de aprendizagem conceitual dos alunos. Os objetivos específicos a serem alcançados: I. Diagnosticar as principais dificuldades de aprendizagem associadas a isomeria óptica; II. Elaborar e aplicar uma sequência didática para o ensino de isomeria óptica; III. Propor aos alunos métodos de identificar e diferenciar isômeros ópticos; IV. Associar as implicações da isomeria óptica no contexto da sociedade; V. Elaborar um guia didático que possa auxiliar professores de química do ensino médio; VI. Elaborar, como produto educacional, uma sequência de ensino investigativo voltada para o ensino de isomeria óptica. 16 Este trabalho é composto por outras quatorze seções, posterior à introdução. A terceira seção constitui o referencial teórico que fundamenta esta pesquisa e está subdividido em seis subseções. A quarta seção apresenta os procedimentos metodológicos que incluem a caracterização, o contexto, o planejamento, os instrumentos de coleta, as técnicas de análise de dados e o desenvolvimento da pesquisa. A quinta seção relata os resultados e as discussões a partir da aplicação da pesquisa. A sexta seção é dedicada à apresentação do produto educacional gerado a partir desta pesquisa. Na sétima seção encontram-se as considerações finais derivadas da pesquisa, relacionando com os objetivos e a resposta ao problema de pesquisa. Ao final, seguem as referências bibliográficas, apêndices e anexos. 17 2. JUSTIFICATIVA Segundo Covolan e Silva (2005), a busca por práticas pedagógicas que promovam uma aprendizagem mais significativa surge como resposta à crescente insatisfação com o modelo tradicional de ensino, que preconiza, basicamente, o repasse de conteúdos de forma não crítica, valorizando a memorização apática por parte dos estudantes. Nesse contexto, as pesquisas desenvolvidas a partir da década de 1970 e ao longo dos anos 1980, voltadas para o estudo das concepções prévias dos alunos, destacaram a relevância de considerar os conhecimentos que os estudantes já possuem ao ingressarem na sala de aula. Tais estudos contribuíram significativamente para a transição de uma abordagem passiva - em que o aluno era tratado como mero receptor de informações – para uma perspectiva construtivista, centrada na construção ativa do conhecimento. O conceito de isomeria foi escolhido por se tratar de um fenômeno presente em diversas substâncias que compartilham a mesma fórmula molecular, mas cujas conectividades e/ou arranjos espaciais dos átomos são diferentes. Além disso, observamos que o ensino desse conteúdo representa um desafio para os professores, especialmente quando comparado a outros temas da Química Orgânica. A escolha também se justifica pela relevância do tema, uma vez que a isomeria permite compreender a atuação dos hormônios, proteínas, aromatizantes entre outros compostos, além de ser fundamental para o entendimento de conteúdos subsequentes como reações orgânicas. Entretanto, pesquisas apontam que os alunos apresentam dificuldades em compreender esse fenômeno. Correia e colaboradores (2010) apontam que as dificuldades conceituais que os alunos apresentam podem ser atribuídas a problemas básicos, como a compreensão de teorias estruturais, ligações químicas e representações de fórmulas estruturais. Segundo Ausubel, Novak e Hanesian (1980), a aprendizagem só é significativa quando uma nova informação é ancorada em conceitos preexistentes na estrutura cognitiva do aluno. Portanto, quando a nova informação tem pouca ou nenhuma relação com os conhecimentos prévios do aluno, a aprendizagem é vista como memorização de informações, ou seja, um processo mecânico. Neste contexto de estudo, consideramos que os conhecimentos prévios são provenientes de situações vivenciadas cotidianamente, construídas à medida que nos deparamos com fatos ou situações que necessitam ser entendidos e que fazem sentido para a nossa vida. 18 Algumas dessas situações podem ser compreendidas a partir do estudo da Química, através de questionamentos da seguinte natureza: “Por que um cubo de gelo derrete? Por que o mercúrio contido no termômetro dilata quando se aumenta a temperatura? Como podemos sentir o cheiro do café sendo coado? ”. Para responder a esses e a outros questionamentos, faz-se necessário, assim, recorrer a conteúdos científicos em uma aula de Química em que se objetive a aprendizagem significativa por parte dos alunos. Deve-se partir de situações problemáticas de ensino que forneçam espaço de discussão para que os alunos expressem suas ideias, levantem hipóteses e proponham explicações para um dado problema. A partir dos seus conhecimentos prévios, deve-se introduzir os conhecimentos científicos necessários para interpretar e solucionar o problema, permitindo que eles os relacionem às suas próprias ideias e construam novos conhecimentos (POZO e CRESPO, 2009). Diante das discussões teóricas apresentadas, a problemática central desta pesquisa consiste em compreender como ocorre a evolução do conceito de isomeria entre estudantes do Ensino Médio. Para isso, propõe-se a utilização de uma Sequência de Ensino Investigativa (SEI), aliada à metodologia Jigsaw, como estratégias didáticas fundamentadas nas concepções prévias dos alunos e orientadas pela perspectiva da evolução conceitual, dentro de uma abordagem construtivista. Dessa forma, o presente trabalho busca a aplicação de uma SEI, isto é, sequências de atividades (aulas) abrangendo um tópico do programa escolar em que cada atividade é planejada, do ponto de vista do material e das interações didáticas, visando proporcionar aos alunos: condições de trazer seus conhecimentos prévios para iniciar os novos, terem ideias próprias e poder discuti-las com seus colegas e com o professor passando do conhecimento espontâneo ao científico e adquirindo condições de entenderem conhecimentos já estruturados por gerações anteriores. Assim, uma SEI deve ter algumas atividades-chave: um problema, experimental ou teórico, contextualizado, uma atividade de sistematização do conhecimento construído pelos alunos e a contextualização do conhecimento no dia a dia dos alunos. 19 3. REFERENCIAL TEÓRICO Nesta seção é apresentado o desenvolvimento da fundamentação teórica da questão de pesquisa, onde o tema desta dissertação é: Sequência de Ensino Investigativa no Estudo de Isomeria Óptica. O Referencial Teórico desta pesquisa é composto pelos seguintes tópicos: Piaget, Vigostsky, Sequência de Ensino Investigativo, Base Nacional Comum Curricular (BNCC) e o Ensino por Investigação, Ensino de Química, Isomeria Óptica, Dificuldades de Aprendizagem do Conteúdo de Isomeria e Trabalhos Relacionados. 3.1. Piaget Muitos fatores e campos do saber influenciaram a escola de maneira geral e o ensino, em particular; no entanto, entre os trabalhos que mais influenciaram o cotidiano das salas de aula de ciências estão as investigações e as teorizações feitas pela epistemologia genética de Piaget e os pesquisadores que com ele trabalharam, como ainda os conhecimentos produzidos pelo psicólogo Vigotsky e seus seguidores. Inicialmente os educadores se debateram entre esses dois referenciais teóricos – o piagetiano e o vigotskiano – e suas possíveis influências no ensino, entretanto, com as pesquisas realizadas em ambientes escolares, o conflito entre as teorias se mostrou inexistente e o que vemos hoje é, ao contrário de décadas anteriores, uma complementaridade entre as ideias desses dois campos do saber quando aplicadas em diferentes momentos e situações do ensino e da aprendizagem em sala de aula. Nascido na Suíça, Jean Piaget (1896-1980) dedicou-se inicialmente aos estudos científicos relacionados com a natureza biológica, pesquisando sobre moluscos. Mais tarde, investigando a relação entre organismo e o meio, passa a estudar a natureza humana. Interessa- se pela inteligência humana que considera tão natural como qualquer outra estrutura orgânica, embora mais dependente do meio do que qualquer outra. O motivo está no fato de que a inteligência depende do próprio meio para sua construção, graças às trocas entre organismo e o meio, que se dão através da ação. 20 Desde o nascimento até a idade adulta, o desenvolvimento mental do indivíduo é um processo contínuo de construção de estruturas variáveis, que, ao lado de características que são constantes e comuns a todas as idades, refletem o seu grau de desenvolvimento intelectual. Para Piaget (1967), estruturas variáveis são maneiras de organização das atividades mentais, que englobam os aspectos motor ou intelectual e afetivo, tanto na dimensão individual como na social; já as características "invariáveis" são as funções de interesse, explicação, entre outras, que não variam com o nível mental do indivíduo. Torna-se claro nas entrevistas piagetianas, a importância de um problema para o início da construção do conhecimento. Ao trazer esse conhecimento para o ensino em sala de aula, esse fato – propor um problema para que os alunos possam resolver – é o divisor de águas entre o ensino expositivo feito pelo professor e o ensino em que proporciona condições para que o aluno possa raciocinar e construir seu conhecimento. No ensino expositivo toda a linha de raciocínio está com o professor, o aluno só́ a segue e procura entender, mas não é o agente do pensamento. Ao fazer uma questão, ao propor um problema, o professor passa a tarefa de raciocinar para o aluno e sua ação não é mais a de expor, mas de orientar e encaminhar as reflexões dos estudantes na construção do novo conhecimento. Ao explicar o mecanismo de construção do conhecimento pelos indivíduos Piaget, propõe conceitos como equilibração, desequilibração, reequilibração (PIAGET, 1976). Entretanto, o importante desta teoria para a organização do ensino é o entendimento que qualquer novo conhecimento tem origem em um conhecimento anterior. Este fato é um princípio geral de todas as teorias construtivistas e revolucionou o planejamento do ensino, uma vez que não é possível iniciar nenhuma aula, nenhum novo tópico, sem procurar saber o que os alunos já́ conhecem ou como eles entendem as propostas a serem realizadas. Com base nesse conhecimento cotidiano, propondo problemas, questões e/ou propiciando novas situações para que os alunos resolvam (ou seja, desequilibrando-os) é que terão condições de construir novos conhecimentos (reequilibração) (PIAGET, 1976). Deve-se entender aqui a problemática como um processo que envolve a elaboração de um problema a ser investigado pelo estudante e que, portanto, não tem resposta de forma imediata. Serão necessários para a resolução do mesmo, várias estratégias que deverão ser elaboradas na busca de uma solução que responda de forma satisfatória esse problema. Esse processo de busca e de tomada de consciência, que é caracterizada pela passagem da ação 21 manipulativa para a ação intelectual, é o que Piaget chama de reequilibração (CARVALHO, 2013). O conhecimento surge quando o estudante alcança a equilibração. Por isso, ao planejar uma sequência de ensino com o objetivo de ajudar os alunos a construírem determinado conceito, é essencial começar por atividades que envolvam manipulação. Nesses casos a questão, ou o problema, precisa incluir um experimento, um jogo ou mesmo um texto que provoque a curiosidade. A partir desse contato inicial mais concreto, o papel do professor ganha força: é ele quem conduz o estudante a refletir sobre o que foi feito, fazendo perguntas simples, mas estratégicas, que ajudam o aluno a perceber como o problema foi resolvido e porque deu certo, ou seja, a partir de suas próprias ações. O professor precisa, ele mesmo, tomar consciência da importância do erro na construção de novos conhecimentos. Essa também é uma condição piagetiana. É muito difícil um aluno acertar de primeira, é preciso dar tempo para ele pensar, refazer a pergunta, deixá-lo errar, refletir sobre seu erro e depois tentar um acerto. O erro, quando trabalhado e superado pelo próprio aluno, ensina mais que muitas aulas expositivas quando o aluno segue o raciocínio do professor e não o seu próprio. Todos os ensinamentos que podemos extrair das pesquisas e teorizações piagetianas são muito importantes para nos guiar para a construção de novos conhecimentos pelos alunos; no entanto, na escola, nas salas de aula, não trabalhamos com um único indivíduo, ao contrário temos de trinta a quarenta alunos juntos. É nessa ocasião, na construção social do conhecimento, que temos de levar em consideração os saberes produzidos por Vigotsky. 3.2. Vigotsky No Brasil, os primeiros trabalhos que se referenciam a teoria de Vygotsky datam de 1986, com a publicação de um trabalho na revista Ciência e Cultura, na área de química. Período em que os pesquisadores Brasileiros passaram a ter acesso às obras em português desse intelectual. Vygotsky não escreveu nenhum guia pedagógico, mas elaborou conceitos importantes para o entendimento do processo de ensino-aprendizagem. Nesse sentido, a linguagem se 22 constitui como o cerne da sua teoria. Considerada por ele uma poderosa ferramenta de transformação da realidade, de modo que na sua ausência o desenvolvimento humano não seria possível. Existem ainda outros conceitos comuns ao se falar de Vygotsky. A Zona de Desenvolvimento Proximal (ZDP), que se refere àquilo que o indivíduo é capaz de aprender com pessoas mais experientes caso tenha as condições adequadas. Nessa perspectiva, outro conceito chave é a mediação. Que se constitui em elo entre o homem e os instrumentos ou signos, para o aprendizado. Este é premissa para o desenvolvimento (BONFIM, SOLINO, GEHLEN, 2019). A importância de Vygotsky para o ensino fundamenta-se em dois temas desenvolvidos por ele. O primeiro, e para nós o mais fundamental, foi mostrar que “as mais elevadas funções mentais do indivíduo emergem de processos sociais”. A discussão e a aceitação desse conhecimento trazido por Vygotsky (1984) vieram modificar toda a interação professor-aluno em sala de aula. O segundo ponto é a compreensão de que os processos sociais e psicológicos humanos se constroem por meio de ferramentas, ou artefatos culturais, que mediam as interações entre as pessoas e também entre elas e o mundo ao seu redor. Dentre esses artefatos, a linguagem se destaca como o mais significativo. A mediação social, promovidas por essas ferramentas culturalmente desenvolvidas, não apenas facilita o pensamento, mas transforma profundamente a maneira como a mente humana opera. É essa visão que torna a noção de mediação tão fundamental para a teoria de Vigotsky, revelando que o desenvolvimento mental é moldado pelas interações sociais e pela cultura que nos cerca. (VIGOSTSKY, 1984). A interação social não se define apenas pela comunicação entre o professor e o aluno, mas também pelo ambiente em que a comunicação ocorre, de modo que o aprendiz interage também com os problemas, os assuntos, a informação e os valores culturais dos próprios conteúdos com os quais estamos trabalhando em sala de aula. O conceito de “zona de desenvolvimento proximal” (ZDP) que define a distância entre o “nível de desenvolvimento real”, determinado pela capacidade de resolver um problema sem ajuda, e o “nível de desenvolvimento potencial”, determinado pela resolução de um problema sob a orientação de um adulto ou em colaboração com outro companheiro. A teoria mostra que o desenvolvimento real é aquele que já foi consolidado pelo indivíduo, de 23 forma a torná-lo capaz de resolver situações utilizando seu conhecimento de forma autônoma, portanto o nível de desenvolvimento real é dinâmico, aumenta dialeticamente com os movimentos do processo de aprendizagem. O desenvolvimento potencial ainda não se concretizou, ele é, por natureza, uma possibilidade em construção. No entanto, pode ser percebido quando o indivíduo consegue realizar determinadas tarefas com ajuda de alguém mais experiente, como um professor ou colega. O que torna esse nível tão importante é o fato de estar baseado em habilidades que já foram parcialmente desenvolvidas, ou seja, o mesmo processo de aprendizagem que consolidou certas habilidades também deu origem a outras, ainda em fase inicial, que precisam de mediação para se fortalecerem. É nessa dinâmica, entre o que já se sabe e o que está emergindo, que se revela o movimento contínuo da aprendizagem. Em outras palavras podemos dizer que o desenvolvimento potencial é o conjunto de conhecimentos e habilidades que a pessoa potencialmente pode aprender, mas ainda não completou o processo, porém tem grande probabilidade para atingir com a orientação de outro, podendo esse outro ser um adulto (o professor) ou um colega de classe. Uma ação que os professores já utilizavam com frequência em suas aulas é o trabalho em grupo. Com o conceito de zona de desenvolvimento proximal podemos entender o porquê os alunos se sentem bem nesta atividade: estando todos dentro da mesma zona de desenvolvimento real é muito mais fácil o entendimento entre eles, às vezes mais fácil mesmo do que entender o professor. Além disso, como mostra o conceito, os alunos têm condições de se desenvolver potencialmente em termos de conhecimento e habilidades com a orientação de seus colegas. O trabalho em grupo sobe de status no planejamento do trabalho em sala de aula passando de uma atividade optativa do professor para uma necessidade quando o ensino tem por objetivo a construção do conhecimento pelos alunos. Entretanto, para utilizar a dinâmica de grupo eficazmente, dentro da teoria vigotskiana, deve-se escolher deixar os alunos trabalharem juntos quando na atividade de ensino tiver conteúdos e/ou habilidades a serem discutidos, ou quando eles terão a oportunidade de trocar ideias e ajudar-se mutuamente no trabalho coletivo. É o que chamamos de atividades sociointeracionistas. Vygotsky (1989) defende que “as atividades realizadas em grupo, de forma conjunta, oferecem enormes vantagens, que não estão disponíveis em ambientes de aprendizagem individualizada”. Para ele, a formação dos sujeitos, bem como seus processos de aprendizagem 24 e pensamento, acontece a partir das interações sociais, ou seja, os aspectos internos do pensamento (intrapsicológicos) são contruídos com base nas relações que estabelecemos com os outros (processos interpsicológicos). É nesse convívio que se formam os modelos de referência que usamos para interpretar o mundo, moldando nossos comportamentos, formas de compreender a realidade e os sentidos que atribuímos às pessoas, objetos e experiências ao nosso redor. Vigotsky dá muito valor ao papel do professor na construção do novo conhecimento, dentro de uma proposta sociointeracionista, mostrando este como um elaborador de questões que orientarão seus alunos potencializando a construção de novos conhecimentos. Ao discutir a construção do conhecimento e de habilidades dentro das ZDP, isto é, a condução dos alunos da zona de desenvolvimento real para um possível desenvolvimento potencial – ele volta sempre ao papel desempenhado pelo adulto (no caso de um ensino escolar do professor) mostrando a necessidade deste auxílio, pois segundo ele o desenvolvimento consiste em um processo de aprendizagem dos usos das ferramentas intelectuais, pela interação social com outros mais experimentados no uso dessas ferramentas. Os chamados conceitos espontâneos, também conhecidos como conhecimentos intuitivos ou prévios, estão sempre presentes nas abordagens construtivistas, pois é com base nesses saberes que os alunos buscam compreender o que o professor ensina ou questiona em sala de aula. É a partir do que já sabem, mesmo que de forma não sistematizada, que constroem sentido para os novos conteúdos apresentados. 3.3. Sequência de Ensino Investigativo Para Carvalho a SEI pode ser definida como: Sequências de atividades (aulas) abrangendo um tópico do programa escolar em que cada uma das atividades é planejada, sob o ponto de vista do material e das interações didáticas, visando proporcionar aos alunos: condições de trazer seus conhecimentos prévios para iniciarem os novos, terem ideias próprias e poder discuti- las com seus colegas e com o professor passando do conhecimento espontâneo ao científico e tendo condições 25 de entenderem conhecimentos já estruturados por gerações anteriores. (2016, p.09). Sob a mesma concepção, Sasseron (2015, p. 59) apresenta que uma SEI é o encadeamento de atividades e aulas em que um tema é colocado em investigação e as relações entre esse tema, conceitos, práticas e relações com outras esferas sociais e de conhecimento podem ser trabalhados. A SEI é uma proposta didática de ensino que envolve determinados procedimentos conexos que permitem aos sujeitos envolvidos a atuação ativa nas atividades, visando a aprendizagem de conceitos. Para Carvalho (2009), a SEI deve ser desenvolvida a partir da sistematização de uma série de ações ou etapas, a saber: o professor propõe o problema; os alunos agem sobre o objeto para ver como este reage; eles agem sobre o objeto para obter o efeito desejado; tomada de consciência e como foi produzido o efeito desejado, explicando como obtiveram o efeito desejado; apresentam as explicações casuais do porquê; realizam o registro da atividade em forma de desenho ou texto e, por fim, professor e alunos relacionam o conceito com o cotidiano. Para a adoção desta abordagem didática, o professor deve assumir uma postura em que ele seja o responsável por propor: [...] problemas a serem resolvidos, que irão gerar ideias que, sendo discutidas, permitirão a ampliação dos conhecimentos prévios, é o professor que promove oportunidades para reflexão, indo além das atividades puramente práticas, estabelece métodos de trabalho colaborativo e um ambiente na sala de aula em que todas as ideias são respeitadas (CARVALHO 2009, p. 33). O trabalho investigativo deve ser organizado pelo professor de modo que cumpra certas etapas, necessárias para a concretização da referida metodologia. De acordo com Carvalho (1998), essas etapas devem ser direcionadas da forma como são relacionadas a seguir: Etapa 1- Apresentação do material e problematização: Vários são os tipos de problemas que se pode organizar para iniciar uma SEI, o mais comum e o que envolve mais os alunos é, sem dúvida, o problema experimental. Outras vezes o problema pode ser proposto com base em outros meios como figuras de jornal ou internet, texto ou mesmo ideias que os alunos já dominam: são os problemas não experimentais. Muitas 26 vezes esse tipo de problema é planejado em uma SEI para criar condições de introduzir os alunos em outras linguagens da Ciência, como a leitura de tabelas e gráficos. Entretanto, qualquer que seja o tipo de problema escolhido, este deve seguir uma sequência de etapas visando dar oportunidade aos alunos de levantar e testar suas hipóteses, passar da ação manipulativa à intelectual estruturando seu pensamento e apresentando argumentações discutidas com seus colegas e com o professor. O problema não pode ser uma questão qualquer. Deve ser muito bem planejado para ter todas as características apontadas pelos referenciais teóricos: estar contido na cultura social dos alunos, isto é, não pode ser algo que os espantem, e sim provoque interesse de tal modo que se envolvam na procura de uma solução e essa busca deve permitir que os alunos exponham os conhecimentos anteriormente adquiridos (espontâneos ou já estruturados) sobre o assunto. Etapa 2- Experimentação e busca de resposta para o “como” e o “porque”: É a partir das hipóteses – das ideias – dos alunos que quando testadas experimentalmente deram certo que eles terão a oportunidade de construir o conhecimento. As hipóteses que quando testadas não deram certo também são muito importantes nessa construção, pois é a partir do erro – o que não deu certo – que os alunos têm confiança no que é o certo, eliminando as variáveis que não interferem na resolução do problema. A resolução do problema precisa ser feita em pequenos grupos, pois os alunos com desenvolvimentos intelectuais semelhantes tem mais facilidade de comunicação. Além disso, também há a parte afetiva: é muito mais fácil propor suas ideias a um colega que ao professor. Etapa 3- Sistematização coletiva: A aula, neste momento, precisa proporcionar espaço e tempo para a sistematização coletiva do conhecimento. Ao ouvir o outro, ao responder à professora, o aluno não só relembra o que fez, como também colabora na construção do conhecimento que está sendo sistematizado. O docente deve organizar a classe para um debate entre todos os alunos e o professor e por meio de perguntas – especialmente “Como vocês conseguiram resolver o problema? ”, "Que 27 respostas vocês encontraram para o problema apresentado?"– o professor busca a participação dos alunos, levando-os a tomar consciência da ação deles. Algumas vezes no Ensino Médio, a sistematização dos dados leva à construção de tabelas e gráficos com o intuito de que os alunos aprendam a conduzir a tradução entre a linguagem da tabela e do gráfico para a linguagem oral, buscando a cooperação e a especialização entre as linguagens cientificas. Etapa 4- Sistematização Conceitual: Nesta etapa, os alunos devem escrever ou desenhar sobre o que aprenderam na aula. O diálogo e a escrita são atividades complementares, mas fundamentais nas aulas de Química, pois, como o diálogo é importante para gerar, clarificar, compartilhar e distribuir ideias entre os alunos, o uso da escrita se apresenta como instrumento de aprendizagem que realça a construção pessoal do conhecimento (OLIVEIRA E CARVALHO, 2005). Etapa 5- Avaliação: No final das atividades ou pelo menos no final de cada ciclo, é importante planejar uma avaliação formativa que seja instrumento para que alunos e professor confiram se estão ou não aprendendo. Quando na etapa da resolução do problema em pequenos grupos, deve-se observar os alunos: se estes colaboram entre si na busca da solução do problema, se apresentam comportamento que indica uma aprendizagem atitudinal e se eles discutem buscando ideias que servirão de hipóteses e as testam – isso indica uma aprendizagem processual do grupo. Na leitura de textos, tanto os de sistematização das ações, que levaram à resolução do problema, como os organizados para contextualizar e/ou aprofundar os conhecimentos enfocados na sequência, podemos ter como critérios, para a avaliação desse tópico, a verificação de se o aluno consegue selecionar as informações relevantes do texto e se ele relaciona a leitura aos diferentes momentos das atividades experimentais já vivenciadas anteriormente. 28 Outras atividades, como construção de painel, criação de vídeos, apresentam critérios de avaliação atitudinal e procedimental muito semelhantes aos descritos anteriormente. Essa atividade também pode ser estruturada com o propósito de aprofundar o conhecimento incentivando os alunos a explorarem o tema com mais profundidade. Em alguns casos, especialmente quando se trata de conteúdos curriculares mais complexos, as SEIs exigem que o processo se repita em múltiplos ciclos das cinco etapas. A Figura 1 apresenta essas etapas de forma organizada, evidenciando as ações que caracterizam cada uma delas. Figura 1 - Etapas da SEI Fonte: A autora (2025) 3.3.1 A BNCC e o Ensino por Investigação Em 2018, o Brasil passa a ter um novo elemento norteador para a formulação dos currículos das redes escolares e sistemas de ensino do país, a Base Nacional Comum Curricular, que integra a política nacional da Educação Básica e que tem, na sua implantação, a intenção 29 de alinhar ações para o desenvolvimento educacional, que vão 972 desde a formação de professores até o oferecimento de infraestrutura compatível com as necessidades na educação. A Base Nacional Comum Curricular é um documento de caráter normativo da educação brasileira, que define “o conjunto orgânico e progressivo de aprendizagens essenciais que todos os alunos devem desenvolver ao longo das etapas e modalidades da Educação Básica” (BRASIL, 2017, p.5). O documento aborda os currículos como complementares e enfatiza que as tomadas de decisões para construção do currículo é “que vão adequar as proposições à realidade local, considerando a autonomia dos sistemas ou das redes de ensino e das instituições escolares, como também o contexto e as características do aluno” (BRASIL, 2017, p.14). A Alfabetização Científica (com a nomenclatura de Letramento Científico) é apresentada no documento como um importante processo a ser desenvolvido no ensino de Ciências, “o compromisso com o desenvolvimento do letramento científico, que envolve a capacidade de compreender e interpretar o mundo (natural, social e tecnológico), mas também de transformá-lo com base nos aportes teóricos e processuais das ciências” (BRASIL, 2017, p.317). As atividades de caráter investigativo apresentam-se como “elemento central na formação dos estudantes [...] possibilitando aos alunos revisarem de forma reflexiva seus conhecimentos e sua compreensão acerca do mundo em que vivem” (BRASIL, 2017, p.318). A BNCC apresenta a premissa para a construção de conhecimentos com base na realidade local, por meio de contextos conhecidos e vivenciados pelos estudantes na sua comunidade. Assim, ao se pensar em atividades investigativas que envolvam o universo do estudante, abrem-se possibilidades de situá-lo historicamente no processo e torná-lo um agente participante da sociedade. A ciência, nesse movimento, deixa de ser um objeto longínquo de observação teórica e, ao contrário disso, passa a ser vivência cotidiana e parte do desenvolvimento do letramento científico, proposto pela BNCC. O ensino por investigação abre oportunidade para o trabalho diversificado, em que atividades podem ser propostas para serem desenvolvidas em grupo, fomentando o respeito coletivo, a flexibilidade, a resiliência e o debate. Dessa forma, o contexto local tem lugar 30 importante, levando em consideração que o olhar do estudante sobre a sua comunidade pode ser diverso, inclusive quando voltado às questões socioambientais. Este tema remete à competência específica de número oito de Ciências da Natureza para o Ensino Fundamental, relembrada a seguir: 8. Agir pessoal e coletivamente com respeito, autonomia, responsabilidade, flexibilidade, resiliência e determinação, recorrendo aos conhecimentos das Ciências da Natureza para tomar decisões frente a questões científico-tecnológicas e socioambientais e a respeito da saúde individual e coletiva, com base em princípios éticos, democráticos, sustentáveis e solidários (BRASIL, 2018, p. 324). O Ensino de Ciências por Investigação pode traçar um viés mais interessante ao estudante, por estar mais próximo dele e da sua realidade, além de permitir que ele discuta, elabore ideias e aprenda sobre Ciências alicerçado na sua realidade. 3.4. Ensino de Química Após o movimento de reforma curricular que ocorreu nos Estados Unidos e na Inglaterra com o desenvolvimento dos projetos CBA (Chemical Bond Approach) e CHEMS (Chemical Educational Material Study) e do Nuddield (SCHNETZLER E ARAGÃO, 1995) na década de 1960, o interesse pelas pesquisas na Área de Ciências, com ênfase no Ensino de Química, cresceu muito. Porém, esse movimento de reforma curricular sofreu muitas críticas. A principal delas se referia às pesquisas feitas com uma visão empirista da Ciência, o que levou os educadores da área, no final da década de 1970, a repensarem as abordagens no Ensino de Química em que foi incorporada ao ensino uma visão baseada no CTS (Ciências, Tecnologia e Sociedade) (CACHAPUZ et al, 2001). Já na década de 1980, a área de pesquisa no Ensino de Química passou por vários estudos que buscavam melhorar a disciplina. Nessa época, também o ensino começou a ganhar espaço na sociedade, artigos científicos foram publicados em revistas educacionais e científicas (SCHNETZLER, 2004). 31 Tratando-se do sistema escolar brasileiro, essa ciência começou a ser ministrada como disciplina regular somente a partir de 1931, com a reforma educacional ocorrida no primeiro governo de Getúlio Vargas e promovida pelo então ministro da Educação e Saúde Francisco Campos. No entanto, o ensino dessa nova ciência só foi plenamente difundido a partir da reformulação do ensino básico brasileiro, estabelecida pela Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (LDBEN) de 1996 (LIMA, 2013). Segundo Chassot (2003), desde as origens da Química até os dias atuais, a concepção de ciência vem passando por inúmeras transformações, de maneira que a ideia mais aceita atualmente encerra a convicção de que a ciência é universal. Nesse sentido, Queiroz (2006, p. 49) vai mais além, ressaltando que a visão de ciência predominante enfatiza que "[...] o conhecimento não é acabado e pronto, mas sim contínuo e historicamente produzido num contexto social. A ciência, nessa perspectiva, desconstrói a visão de neutralidade e imparcialidade de seus resultados e inferências". De acordo com a Base Nacional Comum Curricular (BNCC), o ensino de Química na Educação Básica deve contribuir para o desenvolvimento do letramento científico dos estudantes, promovendo a capacidade de compreender, interpretar e transformar o mundo à sua volta com base em conhecimentos científicos. Nesse sentido, a aprendizagem de Química deve oportunizar aos alunos a compreensão das transformações químicas que ocorrem no mundo físico de forma ampla, integrada e contextualizada. Essa abordagem permite que os estudantes analisem criticamente informações veiculadas na mídia, na escola e em seu cotidiano, desenvolvendo a autonomia necessária para tomar decisões fundamentadas e atuar de maneira responsável e ética como cidadãos conscientes (BRASIL, 2018). A química estuda a natureza, as propriedades, a composição da matéria (RUSSEL, 1994), e as transformações que ocorrem quando submetidas à ação de agentes físicos e/ou à presença de outras substâncias (CARVALHO, 1997). O aprendizado da Química é vital para o entendimento de absolutamente tudo o que nos rodeia, permitindo traçar parâmetros para avaliar o nosso desenvolvimento social e econômico e, com isso, exercer nossa cidadania. A Química está relacionada às necessidades básicas dos seres humanos – alimentação, vestuário, 32 saúde, moradia, transporte, etc. – e todo cidadão deve ou pelo menos deveria compreender esses fatores. 3.4.1 Isomeria Óptica A origem do conceito de Isomeria se deu em 1830 quando Berzelius fazia uma síntese orgânica e observou a existência de compostos que apresentavam a mesma fórmula molecular, porém com propriedades físicas e químicas completamente distintas. Estavam descobertos assim os compostos que foram “batizados” por Berzelius como isômeros (do grego iso = mesmo e meros = parte, partes iguais). Com a ajuda do químico alemão Liebig, que em 1824 já havia identificado esse fenômeno, ele propôs uma explicação para o fenômeno: os compostos apresentavam a mesma composição de elementos, mas a disposição quanto aos átomos desses elementos em cada composto era diferente (FONSECA, 2001). Este fenômeno está relacionado à existência de dois ou mais compostos químicos com fórmulas e pesos moleculares idênticos, mas propriedades diferentes. Por ser menos frequente nos compostos inorgânicos, é considerada uma qualidade própria das substâncias orgânicas. O grande número de combinações possíveis das longas cadeias de carbono favorece seu aparecimento. A descoberta do fenômeno da isomeria mostrou que as propriedades das substâncias químicas não dependem unicamente de sua composição, mas também do arranjo espacial dos átomos dentro da molécula. Há uma tradição na cultura da Química escolar de subdividir a classificação dos isômeros constitucionais em isômeros de posição, isômeros de cadeia, isômeros de função, etc. Para isômeros planos a fórmula estrutural plana, permite naturalmente a diferenciação dos isômeros e, estudantes em geral dominam esta representação. Porém a diferenciação de isômeros geométricos não é possível com esse tipo de representação, pois somente a comparação entre representações em 3D é capaz de revelar as diferenças. Na Química, esse fenômeno ocorre quando duas ou mais substâncias compartilham a mesma fórmula molecular, mas diferem quanto à estrutura, às propriedades e até mesmo aos nomes. Ele é particularmente comum na Química Orgânica, onde pode se manifestar de 33 diversas formas, possibilitando sua classificação em dois grupos principais, que por sua vez se subdividem em diferentes categorias. NA Figura 2 é possível ver os diferentes tipos de isomeria. Figura 2 - Organograma de Isomeria Fonte: A autora (2024). A isomeria óptica ocorre quando compostos apresentam um carbono ligado a quatro grupos diferentes (chamado de assimétrico ou quiral). Essa característica estrutural confere a molécula a capacidade de desviar a luz polarizada. Quando o desvio ocorre para a direita, o composto é denominado dextrógiro (+); quando o desvio é para esquerda, é chamado de levógiro (-). Essas substâncias são classificadas como opticamente ativas, justamente por interagirem com a luz polarizada de maneira diferente. Quando há uma mistura em proporções iguais das formas dextrógira e levogira, temos uma mistura racêmica, que, por apresentar desvio compensado, é considerada opticamente inativa. A importância da quiralidade é essencial para os seres humanos, o próprio corpo humano é quiral, tendo em vista as disposições dos órgãos, com o coração posicionado ao lado esquerdo e o fígado, para o lado direito. Seres vegetais também apresentam essa característica, tendo em mente a sua disposição ao se enrolarem ao redor de estruturas de apoio, traço bem semelhante à nossa molécula de DNA, que também é quiral (SOLOMONS, 2018). Além disso, é importante ressaltar que a exceção de um, todos os aminoácidos que participam da formação das nossas proteínas apresentam a característica da quiralidade. A Figura 3 apresenta uma 34 molécula quiral, cujas duas formas são imagens especulares entre si e, por isso, não sobreponíveis. Essa diferença estrutural confere a cada um dos isômeros propriedades distintas: em um dos casos, a substância apresenta o aroma do cominho; no outro o aroma de menta. Figura 3- Representação de uma molécula quiral Fonte: Mapa da Prova Os enantiômeros são estereoisômeros cujas moléculas são imagens especulares que não são sobrepostas, ou seja, esse fenômeno é característico de moléculas quirais. O exemplo mais comum dessas substâncias ocorre em estruturas tetraédricas, que contêm um átomo de carbono ligado a quatro diferentes grupamentos (COELHO, 2001). Diante dessas propriedades físicas usuais, os enantiômeros passaram a ser objeto de estudo por parte de pesquisas, sendo que em 1963 foi descoberto que a talidomida, fármaco que apresentava características ópticas, era a causa da má formação congênita em muitos bebês após as mães fazerem uso desse medicamento. Após alguns estudos, foi descoberto que a talidomida (Figura 4) formava um par de enantiômeros, no qual uma molécula (+) talidomida tinha o efeito de amenizar a indisposição matinal, enquanto o seu par (-) talidomida seria a causa da má formação congênita evidenciada nos recém-nascidos (SOLOMONS, 2018). Figura 4 - Representação de pares de enantiômeros da talidomida 35 Fonte: Brasil Escola 3.5. Dificuldades de Aprendizagem do Conteúdo de Isomeria O professor há muito tempo deixou de ser a única fonte de conhecimento para os alunos do ensino médio, já que esses alunos têm acesso a uma ampla variedade de informações disponíveis por meio da internet, como vídeos, plataformas educativas e outros recursos digitais. Segundo Tardif (2011) o saber experiencial dos docentes pode ser formado por um saber interativo, construído a partir das relações professor – aluno em sala de aula, e um saber prático usado em sua atuação profissional e sua postura perante as situações, problemas e desafios característicos de sua atuação profissional. Conforme visto acima o professor deve pensar o seu conhecimento prático em virtude das tecnologias e diversas fontes de informação disponíveis para o aluno e como isso pode auxiliar a uma melhor interação em sala de aula influenciando no processo de ensino aprendizagem. De acordo com Silva Júnior e Bizerra (2015), os alunos têm dificuldades de aprendizagem atribuídas a falta de motivação nas aulas de Química principalmente quando esse conhecimento é trabalhado sem uma contextualização adequada e sem uma abordagem interdisciplinar. A persuasão pode ser definida como a arte de convencer o outro e podemos observar que o nosso modelo de escola se encontra apoiado no poder da palavra e como ela é capaz de fazer o aluno aprender alguma coisa (TARDIF, 2011). Devemos buscar alternativas ao discurso do professor para motivar os discentes no aprendizado de Química, para isso os docentes precisam explorar as relações dessa ciência com outras disciplinas e com o cotidiano, além de procurar metodologias que tenham a interação e a participação do aluno como foco central. A aprendizagem dos conceitos de isomeria deve possibilitar aos estudantes compreender e explicar as diferentes propriedades dos isômeros. Marcelino Júnior (2014) 36 aponta algumas propriedades que poderiam ser explicadas a partir da compreensão dos conceitos de isomeria como o fato das diferentes temperaturas de fusão ou de ebulição dos compostos; a atividade farmacológica ou a propriedade de causar má formação em embriões; ou de um composto pode ser usado para o controle de pragas, sem danos ambientais, enquanto seu isômero polui e contamina diferentes espécies, dentre outros exemplos. Assim, pode-se ampliar as discussões e analisar de forma crítica e reflexiva situações baseadas no senso comum (MARCELINO JÚNIOR, 2014). Entretanto, apesar desta importância, algumas pesquisas indicam as dificuldades enfrentadas por professores para ensinar e pelos alunos para compreender estes conceitos. Pauletti (2013), Queiroz (2015) e Simões Neto (2009), por exemplo, apontam que o conceito de isomeria exige elevada capacidade de abstração ou da visualização espacial das moléculas por parte do aluno. Já Almeida, Arrigo e Broietti (2019), Correia e colaboradores (2010), Diniz Júnior e Silva (2016), Marcelino Júnior (2014) e Sulzbach (2017) apontam o uso de estratégias simplistas ou inapropriadas por parte dos professores para trabalhar estes conceitos. Além disso, Queiroz (2015) destaca a existência de poucas pesquisas relacionadas aos processos de ensino e de aprendizagem sobre a isomeria em compostos orgânicos, quando comparadas a outros conceitos químicos. Dentre estas pesquisas, Correia e colaboradores (2010, p. 86) apontam as principais dificuldades identificadas na literatura: “1. Entender o conceito de compostos isômeros; 2. Diferenciar um isômero constitucional de um estereoisômero; 3. Classificar os isômeros constitucionais; 4. Representar a fórmula estrutural dos isômeros constitucionais”. Da mesma forma, Almeida, Arrigo e Broietti (2019, p. 122) realizaram um levantamento na literatura verificando que as: Pesquisas indicam que os alunos apresentam algumas dificuldades na compreensão do fenômeno da isomeria. Silva e Silva (2007) apontam que, dentre as dificuldades, destacam-se: entender o conceito de isomeria, classificar os isômeros planos e representar suas fórmulas estruturais. Correia e colaboradores (2010) abordam que as dificuldades conceituais que os alunos apresentam podem ser atribuídas a problemas básicos, como a compreensão de teorias estruturais, ligações químicas e representações de fórmulas estruturais. Silva (2014) associa a dificuldade do ensino de isomeria às falhas existentes na formação inicial dos professores, que contribuem para que o ensino 37 permaneça no modo tradicional, levando à memorização de estruturas e tipos de isômeros, sem a capacidade de compará-los e identificar o tipo de isomeria que apresentam com base nas características das cadeias. Nesse sentido, Souza (2009) relaciona tais dificuldades às estratégias de ensino utilizadas pelos professores, mencionando a não utilização de recursos que possibilitem aos alunos visualizarem as estruturas e compreenderem as particularidades existentes entre elas, responsáveis por caracterizá-las como isômeros pertencentes a uma determinada classe. O Quadro 1 apresenta uma síntese das principais dificuldades de aprendizagem relacionadas à Química e, em especial, ao conteúdo de isomeria, conforme apontado na literatura. Quadro 1- Listagem das principais dificuldades de aprendizagem conforme Silva (UECE) Dificuldades de Aprendizagem Na disciplina de Química No conteúdo de Isomeria Aulas descontextualizadas. Entender o conceito de compostos isômeros. Dificuldades de interpretação de modelos teóricos e da linguagem científica. Classificar os isômeros. Falta de metodologias interativas e práticas experimentais. Representar a fórmula estrutural dos isômeros. Fonte: Autora (2025) 3.6. Trabalhos Relacionados Nesta seção, apresenta-se trabalhos conexos, com o intuito de evidenciar trabalhos que integram outras estratégias de ensino de química e de sequências de ensino investigativas com outros temas. Para isso, buscou-se artigos, dissertações e teses que tivessem relação com o tema. A Dissertação de Mestrado Profissional em Educação da Universidade Estadual do Maranhão, realizada por Souza (2021), denominada “Sequência de Ensino Investigativa para Aprendizagem Significativa na Área de Química: Uma Contextualização com Alimentos” 38 descreve um estudo com o tema: “A Química do café e do pão: vamos tomar um café com pão quentinho? ” As atividades foram organizadas em seis oficinas e pensadas dentro do contexto de vida do aluno que contemplassem uma abordagem investigativa de ensino da Química. O tema de abordagem escolhido foi sobre alimentos devido ao poder de inclusão que esse tema possui. Optou-se por trabalhar com a preparação do café e a produção do pão, abordando os conceitos e fenômenos químicos envolvidos. Os tópicos contendo os conteúdos, abordados na forma de roteiro para as oficinas que trabalharam com o tema café são: a química do café, misturas, processos de separação de misturas: decantação, filtração, ebulição e destilação; construção de sistema de destilação; a política dos 3R‟s, reutilização de materiais, consumo consciente, tempo de decomposição de materiais e formas alternativas de produção de material para uso no ensino de Química. A Sequência apresentada neste estudo desenvolveu oficinas que envolvem a produção do pão caseiro: efeitos do glúten na saúde, fórmula molecular e estrutural do glúten, cadeias carbônicas, transformações químicas, conceito de fermentação, processo aeróbico e anaeróbico, fermentação lática, aspectos históricos e culturais da produção de pão e conceitos de ácido e base. Fachini (2024), autora do Trabalho de Conclusão de Curso da Universidade Federal do Rio Grande do Sul-Instituto de Química, intitulado “Proposta de uma Sequência Didática Investigativa para o Ensino de Funções Orgânicas no Ensino Médio, desenvolveu a pesquisa em duas turmas de terceira série do turno noturno de uma escola estadual de ensino médio, com o objetivo de investigar os processos de planejamento e aplicação de uma sequência didática com três atividades experimentais de caráter investigativo, contextualizadas a partir das temáticas combustíveis e alimentos. Em sua pesquisa relata a aplicação da pesquisa em oito aulas, em que na primeira aula proposta buscou revisar as funções orgânicas em uma aula expositiva e dialogada. Na segunda aula, foi realizada uma atividade em grupo utilizando modelos atômicos. Na atividade, foi abordado um conjunto de funções orgânicas e algumas questões sobre a propriedade ponto de ebulição dos compostos orgânicos. A terceira aula foi realizada na sala de vídeo e foi abordado o assunto combustível. Foram utilizados data show e vídeos como recursos da aula. A quarta aula ocorreu no laboratório e foi realizado o experimento sobre o teor de álcool na gasolina. Na quinta aula, foram retomados os assuntos da prática realizada na aula anterior e abordados os 39 conceitos de polaridade e interações intermoleculares. A sexta aula ocorreu na sala de vídeo e foram trabalhados os conceitos sobre a temática alimentos. Na sétima aula, foi realizada a atividade no laboratório, sobre solubilidade e identificação de açúcares e amido em alimentos. Na oitava aula, foram realizados exercícios sobre identificação das funções orgânicas e uma atividade com leitura de rótulos de alimentos. O trabalho efetuado pela autora Kátia Pereira Duarte (2017), denominado “ Uma Proposta para o Ensino de Termoquímica através de uma Sequência Didática”. Buscando contribuir significativamente para tal, esta proposta de Ensino foi elaborada com o objetivo de investigar o desempenho dos alunos ao estudar termoquímica através de uma sequência didática fundamentada nos momentos pedagógicos de Delizoicov e Angotti (2000), a mesma, é composta por 10 aulas de 45 minutos cada e constituída de diferentes estratégias de Ensino. Este trabalho procura responder à seguinte questão: ― Qual a contribuição de uma sequência didática contendo textos com situações do cotidiano e experimentos no conteúdo de termoquímica? Foi aplicada uma sequência didática composta por textos informativos, questionários de conhecimentos prévios, construção de textos e experimentos em laboratório. Diferentemente dos trabalhos aqui apresentados, esta pesquisa propõe uma abordagem inovadora ao integrar, de forma articulada, a SEI com a estratégia Jigsaw, promovendo não apenas a aprendizagem conceitual da isomeria óptica, mas também o desenvolvimento da autonomia, da cooperação e do pensamento crítico entre os estudantes. Outro aspecto que a distingue é a escolha do estudo de caso dos cristais do suco de uva, que serve como ponto de partida para a problematização e contextualização do conteúdo, aproximando o conhecimento científico do cotidiano dos alunos. Além disso, a proposta busca superar as dificuldades apontadas na literatura por meio da valorização das concepções prévias e da sistematização do conhecimento construída em diferentes momentos e formatos — oral, escrita e modelagem — fortalecendo a compreensão da quiralidade a partir de múltiplas linguagens e estratégias pedagógicas. 40 4. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS 4.1. Caracterização da pesquisa Esta pesquisa é de natureza aplicada, pois tem como principal finalidade propor, implementar e analisar uma intervenção pedagógica voltada à melhoria da aprendizagem dos alunos de Ensino Médio sobre o conceito de isomeria óptica. A partir da elaboração e aplicação de uma SEI, associada a estratégia Jigsaw, busca-se promover o desenvolvimento da aprendizagem conceitual por meio de uma abordagem didática inovadora e contextualizada. A abordagem qualitativa foi adotada, uma vez que o foco da investigação está na compreensão dos processos envolvidos na construção do conhecimento pelos alunos, bem como nas interações que emergem no ambiente escolar durante a realização das atividades propostas. A pesquisa qualitativa permite interpretar os significados atribuídos pelos estudantes às experiências vivenciadas, considerando o contexto sociocultural que estão inseridos (OLIVIEIRA, 2002). Quanto aos objetivos, a pesquisa pode ser classificada como: Exploratória, na medida que busca identificar e compreender as dificuldades de aprendizagem dos estudantes relacionadas à isomeria óptica (Gil, 991); Descritiva, ao relatar de forma sistemática as etapas de desenvolvimento, aplicação e mediação da SEI, além das ações realizadas pelos estudantes (TRIVIÑOS, 1987); e Explicativa, ao interpretar os dados obtidos a partir da observação , dos registros escritos e falas dos estudantes, buscando compreender os efeitos da intervenção sobre o processo de aprendizagem. (Gil, 2007). Trata-se, portanto, de uma intervenção pedagógica empírica, desenvolvida em contexto escolar real, com intencionalidade formativa. A pesquisa está fundamentada em pressupostos construtivistas, especialmente nas teorias de Piaget e Vygotsky, e se ancora na perspectiva do ensino por investigação, conforme discutido no referencial teórico desta dissertação. A escolha por essa abordagem metodológica se justifica pela possibilidade de aproximar o ensino de Química da realidade dos estudantes, valorizando suas concepções prévias, promovendo o protagonismo e favorecendo a aprendizagem significativa. 41 4.2. Contexto da pesquisa A pesquisa foi desenvolvida no Instituto Estadual de Educação Cecília Meireles, tendo como público-alvo uma turma do terceiro ano do Ensino Médio, na disciplina de Química. A escola se localiza na Rua Garibaldi, 541- São Francisco, Bento Gonçalves no RS. Conta com 3 (três) turnos de aula, integrando desde a educação básica até o ensino médio. São dois blocos com dezoito salas de aula e mais de quinhentos alunos matriculados na Instituição, oriundos de vários bairros da cidade. A maior parte dos pais e alunos trabalha nas indústrias moveleiras, alimentícias, vinícolas e metalúrgicas. Há vários alunos vindos de cidades da fronteira do Rio Grande do Sul e de outros estados. A escola tem como filosofia promover o conhecimento contribuindo com a formação de um ser crítico, participativo, comprometido e ciente de seu papel na sociedade através da educação de qualidade. Os conteúdos abordados são: identificação de funções orgânicas, representação de compostos orgânicos, interações intermoleculares e isomeria óptica em compostos orgânicos. O motivo de tal escola ser escolhida para a realização da pesquisa deve-se ao fato de que a pesquisadora atua como docente na Instituição, logo convive com a realidade que o ambiente escolar apresenta, conhecendo as dificuldades e limitações que ocorrem no processo. As atividades propostas foram pensadas de forma que possam ser desenvolvidas em qualquer escola pública, considerando as dificuldades enfrentadas pelos professores (as) tais como, grande número de estudantes em sala e a falta de recursos materiais. As atividades foram planejadas para serem realizadas na própria sala de aula, com materiais de baixo custo e que possam ser providos pelos próprios estudantes. As aulas seguiram a proposta da SEI, nas quais foram sugeridos situações-problemas para os estudantes. O uso de situações problemas contribui para que o docente identifique de maneira adequada os aspectos que precisam ser trabalhados mais minuciosamente com os estudantes nas atividades diárias (CARNEIRO & DALFARRA, 2011). 42 As atividades foram desenvolvidas em grupos com máximo quatro componentes para que se pudesse aproveitar da melhor maneira possível o conhecimento prévio de cada um na realização das discussões, reflexões, formulações de hipóteses e na execução das atividades. Também se espera que em trabalhos realizados em grupos os estudantes desenvolvam habilidades como: saber ouvir, argumentar, respeitar a opinião dos colegas, negociar, refletir, propiciar entrosamento e autonomia no desenvolvimento dos trabalhos. 4.3. Instrumentos de coleta de dados Os instrumentos de coleta de dados de pesquisa são as ferramentas que fizeram parte do processo de coleta, levantamento e, por fim, tratamento das informações e divulgação dos resultados. O agrupamento de dados teve como principal função direcionar o sentido pelo qual a pesquisa deveria seguir. Assim, a coleta de dados ocorreu através dos seguintes instrumentos específicos: a. Observações do professor a partir das anotações realizadas em um diário de bordo escolar; b. Pré-questionário para levantamento das dificuldades de aprendizagem relacionadas ao tema isomeria; c. Produções dos estudantes (levantamento de hipóteses, análise dos dados gerados a partir dos experimentos, conclusões) realizadas no diário de bordo dos aprendizes; d. Registros das falas dos estudantes; e. Instrumentos específicos de avaliação (avaliação de desempenho individual). A forma de coleta de dados escolhida para o desenvolvimento deste trabalho foi o diário de aula (ou diário de campo) onde o professor (a) escreve uma narrativa dos acontecimentos, faz gravações, tirar fotografias, coleta depoimentos dos estudantes sobre a aula ou atividade realizada. Esse material produzido representa uma fonte para as reflexões e análises visando apontar tanto as deficiências quanto os acertos didáticos e suas possíveis melhorias (ZABALZA, 2004). 43 Os diários de campo que têm sido utilizados por pesquisadores para descrever as reflexões e as decisões, fornecem ao pesquisador uma direção da pesquisa e consequentemente, permitem evidenciar os acontecimentos da pesquisa desde a construção inicial de cada etapa até o seu término (ARAÚJO, et al., 2013). Após a realização de todas as atividades propostas, as narrativas das vivências descritas no diário de aula do pesquisador serviram para identificar as fragilidades do material, as facilidades ou dificuldades encontradas na sua execução. As reflexões do professor (a) e dos estudantes auxiliaram para melhorar o material, tentando sanar os problemas encontrados. 4.4. Técnicas de análise de dados A análise de dados desta pesquisa foi conduzida à luz da abordagem qualitativa, em consonância com a natureza aplicada e investigativa do estudo. Para interpretar os dados obtidos a partir da intervenção pedagógica, optou-se pela técnica de análise de conteúdo, conforme proposta por Bardin (2011), que se mostra adequada para lidar com registros escritos, falas e observações coletadas em contextos escolares reais. A análise de conteúdo foi desenvolvida em três etapas principais: 1. Pré-análise: etapa inicial de organização e leitura flutuante dos materiais coletados — como os registros do diário de bordo da professora-pesquisadora, as produções dos estudantes, os registros das falas em sala de aula e os instrumentos avaliativos — com o objetivo de identificar recorrências, padrões e pistas iniciais de categorias de análise. 2. Exploração do material: os dados foram codificados e organizados em unidades de registro (palavras, expressões, trechos de texto ou falas) e unidades de contexto, com base em categorias previamente definidas a partir dos objetivos da pesquisa (categorias dedutivas), bem como categorias emergentes que surgirem a partir da leitura do material (categorias indutivas). 3. Tratamento dos resultados e interpretação: as categorias foram analisadas à luz dos referenciais teóricos construtivistas (Piaget e Vygotsky), da perspectiva do ensino por investigação e das diretrizes da BNCC. Buscou-se, com isso, compreender como os estudantes se apropriaram dos conceitos trabalhados, quais avanços foram observados ao longo da SEI e quais fatores favoreceram ou dificultaram o processo de aprendizagem. 44 A análise foi descritiva, interpretativa e reflexiva, considerando o contexto das ações pedagógicas e os sentidos atribuídos pelos estudantes durante as atividades. A triangulação dos dados, oriundos de diferentes instrumentos — como os questionários diagnósticos, os registros orais e escritos dos estudantes, e as anotações da professora — contribuíram para ampliar a confiabilidade e a profundidade das interpretações. Além disso, a análise foi desenvolvida de forma processual e contínua, ocorrendo paralelamente à aplicação da sequência didática, o que permitiu ajustes e reflexões pedagógicas ao longo da prática, em consonância com a lógica das pesquisas-intervenção no campo da Educação em Ciências. 4.5. Desenvolvimento da pesquisa Este trabalho parte da compreensão de que as estratégias metodológicas adotadas no processo de ensino e aprendizagem são fundamentais para orientar e concretizar as práticas pedagógicas em sala de aula. Por isso, todas as atividades propostas foram planejadas considerando o conhecimento cotidiano dos alunos como ponto de partida. Nesse contexto, o papel do professor é o de mediar e dinamizar o processo de ensino, valorizando esses saberes prévios e promovendo sua articulação com os conceitos científicos. Existem diversas maneiras de tornar uma aula mais instigante e significativa. Nesta proposta pedagógica, optou-se por abordar o conhecimento químico por meio de uma sequência de atividades organizadas de forma intencional. No Ensino de Ciências, Carvalho (2020) destaca que a Sequência de Ensino Investigativa (SEI) é uma das estratégias mais adequadas para promover o desenvolvimento do conhecimento de maneira processual, respeitando o tempo e o envolvimento dos estudantes na construção ativa dos saberes. Nesse contexto, a SEI desenvolvida para o ensino de isomeria óptica oferece uma possibilidade concreta de colocar o aluno no centro do processo de aprendizagem, reconhecendo-o como sujeito ativo na construção do próprio conhecimento a partir de situações presentes em seu cotidiano. Essa perspectiva está alinhada aos pressupostos teóricos de Piaget e Vygotsky, que defendem a aprendizagem como um processo interativo e significativo, construído com base nas experiências prévias e nas interações sociais. 45 A SEI aqui desenvolvida foi aplicada para os alunos do terceiro ano do Ensino Médio de uma escola pública. O principal foco foi trabalhar com Ensino de Ciências por Investigação e a estratégia Jigsaw. As atividades da sequência didática foram divididas em sete encontros em que cada encontro representou uma aula de cinquenta minutos. No quadro 2 é possível visualizar a estrutura de cada encontro, com as atividades realizadas, o objetivo e a etapa da SEI. Quadro 2: Síntese das etapas do desenvolvimento da SEI Encontro Atividade Objetivo Etapa da SEI 1 Pré- questionário Identificar as dificuldades de aprendizagem e verificar os conhecimentos dos alunos s relacionados ao conteúdo de isomeria plana. Contextualização 2 Aula de Revisão Reforçar os conteúdos estudados até o momento e sanar dúvidas ainda existentes. 3 Apresentação do problema Instigar os alunos a propor hipóteses, alternativas para a resolução do problema a partir do compartilhamento de ideias entre e colegas de turma. Problematização 4 Retomada das hipóteses e solução do problema Construir uma resposta para o problema a partir das hipóteses (ideias) geradas pelos alunos. Levantamento de Hipóteses 5 Sistematização Grande Grupo e Escrita Individual Relembrar as etapas que realizou para solucionar o problema e auxiliar o aluno a estruturar o conhecimento. Sistematização Coletiva e Individual. 6 Relacionando com o cotidiano (Jigsaw) Abordar o assunto em uma linguagem mais formal. Sistematização Conceitual 7 Exercícios Contextualizados Avaliar o conhecimento obtido pelos alunos ao final da sequência didática. Avaliação Fonte: Autora (2025). 46 Encontro 1- Pré-questionário O pré-questionário teve por objetivo entender se os alunos compreenderam o conceito de isomeria plana, assunto que tradicionalmente é trabalhado antes de isomeria óptica. Para viabilizar a aplicação da metodologia investigativa adotada nesta pesquisa, a docente dedicou duas aulas introdutórias à abordagem do conceito de isomeria e da classificação da isomeria plana. Essa preparação inicial foi essencial para dar continuidade ao estudo da isomeria óptica, conduzido por meio da Sequência de Ensino Investigativa (SEI), metodologia central desta proposta. Para isso, foram propostos exercícios (Apêndice A) que foram realizados de maneira individual em sala de aula e que foram entregues ao final da aula. Encontro 2 - Aula de Revisão Após a análise das atividades e a identificação das lacunas de conhecimento e das dificuldades ainda apresentadas pelos estudantes, foi realizada a correção dos exercícios com o propósito de estabelecer conexões entre os conteúdos já abordados e aqueles que seriam aprofundados nas aulas seguintes. Encontro 3 - Apresentação do problema Nesse encontro a classe foi dividida em grupos com quatro componentes, o material teórico (Apêndice B) foi distribuído com o problema proposto e a professora conferiu se todos os grupos entenderam o problema a ser resolvido, tendo o cuidado de não dar a solução nem mostrar como manipular o material para obtê-la. O estudo de caso lido em sala de aula tratava dos cristais encontrados nas garrafas de suco de uva, abordando o problema: Você já ouviu falar desses cristais? Sabe do que se trata? Você imagina o que ele de fato se descobriu sobre as propriedades químicas desse composto? A resolução do problema ocorreu em pequenos grupos, pois os alunos com desenvolvimentos intelectuais semelhantes tem mais facilidade de comunicação. Além disso, também há a parte afetiva: é muito mais fácil propor suas ideias a um colega que ao professor. O papel do professor nessa etapa é verificar se os grupos entenderam o problema proposto e deixá-los trabalhar. 47 Utilizando os chromebooks disponibilizados pela escola, os alunos realizaram buscas, a fim de, levantar respostas para resolver o problema e testar estas hipóteses de forma conjunta com os demais colegas. Encontro 4: Levantamento de hipóteses e solução do problema Os grupos construíram respostas para o problema a partir das hipóteses (ideias) geradas por eles. Em seguida testaram suas hipóteses, registraram suas observações e discutiram os resultados entre si a fim de propor uma solução ao problema. Encontro 5: Sistematização Grande Grupo e Escrita Individual A classe foi organizada para um debate entre todos os alunos e o professor. Os alunos foram dispostos em um grande círculo a fim de socializar suas respostas. Para isso, cada grupo elegeu um aluno representante que fez a leitura das respostas do grupo, porém, os demais também puderam se posicionar frente à questão proposta. A aula, neste momento, proporcionou espaço e tempo para a sistematização coletiva do conhecimento. Ao ouvir o outro, ao responder à professora, o aluno não só́ relembrou o que fez, como também colaborou na construção do conhecimento que está sendo sistematizado. Por meio de perguntas – especialmente “Como vocês conseguiram resolver o problema? ” – a professora incentivou a participação dos alunos, levando-os a tomar consciência das suas ações. Em seguida, foi solicitado que eles escrevessem de forma individual, com suas próprias palavras, a conclusão do problema e entregassem à professora. A docente realizou a explanação do conteúdo exposto na Sequência de Ensino Investigativa utilizando um material teórico contido no Anexo A. Encontro 6 – Sistematização (Jigsaw) Neste encontro, os alunos participaram de uma atividade fundamentada na estratégia cooperativa Jigsaw, integrada à metodologia da Sequência de Ensino Investigativa. Inicialmente, foram organizados os grupos de base, compostos por quatro a seis estudantes. Cada grupo recebeu um dos textos presentes no Apêndice C, abordando os seguintes temas: 48 Talidomida, Aspartame, O fenômeno da quiralidade e os diferentes aromas dos óleos essenciais e Quiralidade e atividade biológica. A primeira etapa da atividade consistiu na leitura, discussão e compreensão coletiva do conteúdo atribuído a cada grupo de base. Nesse momento, os alunos desenvolveram habilidades de argumentação, escuta ativa e criticidade, refletindo sobre os conceitos-chave e relacionando-os ao conteúdo de isomeria óptica trabalhado nas aulas anteriores. Em seguida, deu-se início ao estágio de Exploração, no qual os grupos foram reorganizados em novos arranjos, chamados grupos de especialistas. Cada novo grupo reuniu representantes de diferentes grupos de base, de modo que cada integrante se tornasse o “especialista” no conteúdo que havia estudado anteriormente. Esse formato favoreceu o aprofundamento conceitual, o intercâmbio de ideias e a construção colaborativa do conhecimento, por meio de discussões, trocas e registros escritos. No estágio de Relatos, os alunos retornaram aos seus grupos de base e compartilharam os conhecimentos adquiridos nos grupos de especialistas, contribuindo para que todos compreendessem os diferentes tópicos abordados. Essa etapa reforçou a ideia de que ensinar também é uma forma de aprender, à medida que cada estudante passou a ser responsável por transmitir o que havia aprendido. Por fim, na etapa de Integração, os grupos apresentaram à turma um panorama geral das discussões realizadas, com a mediação da professora. Essa etapa teve como objetivo consolidar os conhecimentos construídos coletivamente e possibilitar a retomada de conceitos centrais por meio da socialização oral. Ao final da atividade, foi realizada a leitura e discussão de um texto de sistematização, elaborado com linguagem mais formal e científica. Esse material teve a função de organizar os principais conceitos e ideias discutidos ao longo da sequência, bem como de reforçar o conteúdo desenvolvido a partir da resolução do problema investigado. A transição da linguagem cotidiana, utilizada nas interações em sala, para uma linguagem científica mais estruturada, foi essencial para ampliar a compreensão conceitual dos alunos e favorecer o letramento científico. Na Figura 5 é possível ver uma representação esquemática de como foi desenvolvida a atividade baseada na estratégia Jigsaw. 49 Figura 5 - Representação esquemática da atividade realizada baseada na estratégia cooperativa de aprendizagem Jigsaw. Adaptado de Fatareli, et al. (2010). Presente em artigo de Marco Silva, Leonardo Castanhede e Severina Castanhede. Encontro 7 - Exercícios Contextualizados Para explorar a tridimensionalidade das moléculas quirais, os alunos utilizaram materiais simples como bolinhas de isopor, massa de modelar (ou gomas comestíveis) e palitos de madeira para construir modelos moleculares propostos pela professora. O objetivo da atividade foi permitir a visualização da disposição espacial dos ligantes ao redor do carbono quiral. Em alguns casos, os estudantes também utilizaram espelhos para simular a relação entre uma molécula e sua imagem especular, facilitando a compreensão do conceito de isômeros ópticos. Ao final da sequência didática, foi realizada a coleta de dados por meio de exercícios avaliativos. As questões foram cuidadosamente elaboradas e selecionadas com a finalidade de verificar se os estudantes haviam compreendido os principais conceitos relacionados à isomeria óptica, com base nas discussões, atividades práticas e momentos de sistematização desenvolvidos ao longo das aulas. 50 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO Atualmente, observa-se que o processo de ensino-aprendizagem está mais dinâmico, à medida que os professores dispõem de uma ampla gama de metodologias para planejar e adaptar suas aulas. Ao mesmo tempo, os estudantes fazem parte de uma geração marcada pelo acesso rápido à informação e pela familiaridade com tecnologias digitais, o que pode levar, ao mesmo tempo, ao desinteresse e dificuldade de atribuir sentido às práticas escolares, especialmente aquelas que exigem maior envolvimento cognitivo. Diante desse cenário, esta pesquisa propõe uma alternativa para o ensino de isomeria da disciplina de química, oferecendo ao professor uma ferramenta estruturada por meio de uma SEI. Essa abordagem favorece o planejamento, a organização e a condução de atividades que promovem o engajamento dos alunos na construção conceitual. A proposta foi desenvolvida com o intuito de proporcionar uma aprendizagem significativa do conteúdo de isomeria óptica. Esperávamos que os alunos se envolvessem ativamente nas atividades, por meio de questionamentos, trocas de ideias e reflexões, contribuindo para a construção de um ambiente mais participativo e motivador na sala de aula, e foi o que de fato foi observado. Neste capítulo, são apresentados os dados coletados por meio de diferentes instrumentos, bem como a análise e a discussão dos resultados obtidos. Também é realizada uma avaliação da aprendizagem dos estudantes, baseada nas observações do professor- pesquisador ao longo da aplicação da sequência didática. Encontros 1 e 2- Pré-questionário e Revisão Neste primeiro momento, sucedeu-se um diálogo com os estudantes da turma de terceiro ano do ensino médio da Instituição acerca da participação deles na pesquisa de Mestrado. Como esperado, os discentes demonstraram entusiasmo e apreço ao serem incluídos no trabalho. Em seguida, os alunos foram organizados individualmente para realizarem o Pré-questionário com o objetivo entender se os mesmos compreenderam o conceito de isomeria plana, assunto que tradicionalmente é trabalhado antes de isomeria óptica. Seis exercícios (Apêndice A) foram aplicados para serem realizados de maneira individual em sala de aula e entregues ao final da 51 aula. Os exercícios foram escritos no quadro negro e durante a execução os alunos não receberam ajuda para responder, mas utilizaram seu material de aula. Os estudantes tiveram o tempo de um período de aula de 50 minutos para essa atividade. A Questão 1 do pré-questionário teve como objetivo verificar se os estudantes reconheciam a isomeria de função ao identificar que os compostos CH₃-O-CH₃ (éter) e CH₃- CH₂-OH (álcool) pertencem a funções orgânicas diferentes, apesar de possuírem a mesma fórmula molecular — sendo esperada a resposta: isomeria plana de função. Todos os alunos conseguiram identificar e explanar facilmente a isomeria de função e foi respondida corretamente por todos. A Questão 2 teve como objetivo avaliar se os estudantes eram capazes de identificar a isomeria de cadeia, reconhecendo que o ciclo butano possui cadeia fechada e o but-2-eno cadeia aberta, ainda que ambos apresentem a mesma fórmula molecular — sendo esperada a resposta: isomeria plana de cadeia. Na análise das respostas à Questão 2, observou-se que 1/3 (um terço) dos estudantes não reconheceram o termo "ciclo" presente no nome "ciclo butano", o que comprometeu a identificação correta da isomeria de cadeia. Essa dificuldade pode estar relacionada à pouca familiaridade com a nomenclatura oficial da Química Orgânica, especialmente com prefixos como "ciclo", que indicam características estruturais específicas das moléculas. Além disso, a ausência de representações gráficas das estruturas pode ter dificultado a associação entre o nome do composto e sua configuração espacial, evidenciando uma dependência de imagens para o reconhecimento do tipo de isomeria. Esses dados reforçam a importância de promover o letramento químico, articulando nomenclatura, estrutura e significado por meio de atividades que explorem a linguagem da Química em suas múltiplas formas de representação. De acordo com Mortimer (2000), a aprendizagem em Química exige que os estudantes desenvolvam o letramento químico, ou seja, a capacidade de transitar entre diferentes linguagens da ciência, como nomenclaturas, fórmulas, estruturas e representações simbólicas. No entanto, mesmo quando esses conteúdos são abordados em sala de aula, é comum que os alunos apresentem dificuldades para estabelecer relações entre o nome sistemático de um composto e sua estrutura molecular. Essa limitação, observada na análise das respostas à Questão 2, evidencia não uma falha no ensino, mas os desafios próprios do processo de construção conceitual, especialmente quando se trabalha com conteúdos abstratos e pouco presentes no cotidiano dos estudantes. 52 A Questão 3 teve como objetivo avaliar se os estudantes conseguem reconhecer a isomeria de função a partir da nomenclatura oficial (IUPAC) de compostos orgânicos, diferentemente da Questão 1, que apresentava fórmulas moleculares de forma explícita. Ao propor alternativas com nomes de substâncias que pertencem a diferentes funções orgânicas, a questão exige que o aluno identifique os grupos funcionais implícitos nos nomes, analise comparativamente os pares apresentados e selecione aquele que representa corretamente uma relação de isomeria funcional. Essa abordagem demanda nível mais elevado de abstração e raciocínio, já que os estudantes precisam dominar a nomenclatura e associá-la mentalmente às estruturas e funções correspondentes — uma habilidade importante para avançar no estudo da Química Orgânica e compreender as classificações de isômeros com base em suas propriedades funcionais. Os resultados obtidos aqui, reforçam os apontamentos do item 3.5 desta dissertação, que destaca as dificuldades recorrentes no ensino e aprendizagem do conteúdo de isomeria. Observou-se que a maioria dos estudantes apresentou erros ao identificar corretamente a isomeria de função a partir da nomenclatura dos compostos, o que evidencia limitações tanto no reconhecimento das funções orgânicas quanto na interpretação dos nomes sistemáticos. Essa dificuldade está diretamente relacionada ao que Correia et al. (2010) indicam como lacunas na compreensão de estruturas químicas, representações simbólicas e teorias estruturais. Além disso, os relatos dos próprios alunos sugerem que a articulação entre conteúdos como cadeias carbônicas e isomeria ainda não está consolidada, o que contribuiu para a confusão durante a atividade. A Questão 4 teve como objetivo avaliar se os estudantes são capazes de reconhecer casos de isomeria plana de cadeia, analisando estruturas moleculares que apresentam a mesma fórmula molecular, mas diferem quanto à organização da cadeia carbônica — linear, ramificada, aberta ou cíclica. A atividade foi composta por pares de compostos, incluindo exemplos como o butanal e o metil-propanal, cujas cadeias diferem pela presença ou não de ramificações. Esperava-se que os estudantes identificassem corretamente essas diferenças estruturais como característica da isomeria de cadeia. Essa questão também exigiu o domínio da leitura de estruturas químicas e da relação entre fórmulas condensadas e seus respectivos tipos de cadeia, uma habilidade fundamental no desenvolvimento do raciocínio espacial e da compreensão da Química Orgânica. Na análise das respostas da Questão 4, observou-se que muitos estudantes apresentaram dificuldades em classificar corretamente os pares de compostos quanto ao tipo de 53 isomeria