A matemática é uma ciência que está presente nas mais diversas áreas da nossa vida de modo que seu uso é algo tão prático que muitas vezes não a associamos diretamente com nossas realizações no cotidiano. Em geral, a matemática é tratada dentro de uma realidade que não está associada às demais disciplinas, assim sendo, é um desafio para os professores promover uma ligação direta com conteúdo das mais diferentes áreas do conhecimento, incluindo a química. Para VYGOTSKY 2010, o professor é figura essencial do saber por representar um elo intermediário entre o estudante e o conhecimento disponível no ambiente. Neste sentido, a química e a matemática são ciências que estão intrinsecamente unidas tanto por contextos históricos como em aplicações práticas, de modo que na maioria das mensurações de eventos presentes na química temos a presença das mais diversas formulações matemáticas. Por exemplo: a estequiometria nos permite calcular a quantidade exata de reagentes que é preciso para se obter uma determinada quantidade de produto em uma reação química. Ao realizar o processo químico se faz necessário a aplicação da matemática para calcular a quantidade dos elementos necessários em uma reação química. Para ilustrar melhor, os dois gases diatômicos hidrogênio e oxigênio podem se combinar para formar um líquido, água, em uma reação exotérmica, como ocorre também no processo de cozimento de nossa comida, no suco que tomamos e muitos outros alimentos. Segundo LOPES e OLIVEIRA 2021, é indispensável à abordagem interdisciplinar nos processos de ensino-aprendizagem, sobre tudo no ensino de estequiometria, de modo que os estudantes tenham a capacidade de aplicar alguns conceitos matemáticos em problemas envolvendo a Química. Desta forma, acreditamos que a melhor forma de minimizarmos as dificuldades enfrentadas pelos estudantes é trabalhar as disciplinas de forma interdisciplinar, para que estes tenham uma visão integradora e mais atrativa do conhecimento. Além disso, fazer com que os estudantes saibam que os conhecimentos Matemáticos são ferramentas para a compreensão de conteúdos na área de Química, mostrando que o desenvolvimento no campo da Química está diretamente ligado aos conhecimentos da área de matemática, ressaltando a interdisciplinaridade nas duas ciências, BARBOZA 2012. Dentro deste contexto, o projeto visa ensinar a matemática e a química de forma lúdica utilizando a experimentação por meio de receitas que os estudantes costumam fazer no seu cotidiano. Segundo FERREIRA 2021, FRANCO E GOVEIA 2016, o uso dessas atividades experimentais promovem uma educação empreendedora dentro do espaço escolar.

O presente trabalho foi desenvolvido por professores de Matemática e alunos dos 1°, 2° e 3° anos do Ensino Médio, tempo integral, do Centro de Excelência Professor Hamilton Alves Rocha – São Cristóvão – SE. O trabalho foi realizado nas seguintes etapas pré-definidas: a) Escolhas de receitas por meio do questionário; b) preparo das receitas; c) divulgação das receitas no instagram. A proposta interdisciplinar envolveu conceitos das componentes curriculares Matemática e Química, tais como: quantidades molares, reagente limitante, conservação da matéria, coeficientes químicos, Lei de Proust e Lavoisier, regras de três simples. Inicialmente foi realizado um levantamento sobre quais tipos de receitas os estudantes costumam fazer em casa por meio de um questionário disponível no google forms. Em seguida, as três receitas mais votadas foram preparadas na cozinha da escola. Durante o preparo das receitas os conceitos matemáticos e químicos foram construídos de forma lúdica, o que contribuiu para a compreensão dos conteúdos abordados com os estudantes. As receitas escolhidas dos alunos foram: Cuscuz, bolo e pizza.

Matemática e Química numa Abordagem Interdisciplinar no Ensino de Cálculos estequiométricos

Atividades STEM Brasil - Educando

Estequiometria, Química, Interdisciplinar, Matemática

Joselita Furtunato da Silva (Coordenador da Equipe)
PATRICIA FERNANDA ANDRADE (Professor Colaborador)
Marcos Santos de Sá (Professor Colaborador)
Talita Santos da Virgens (Aluno Capitão)
Ana Beatriz dos Santos (Aluno)
Herbert Gil Santana de Carvalho (Aluno)
Cinthia dos Santos Costa (Aluno)
Emilly Rocha de Souza (Aluno)

Centro de Excelência Professor Hamilton Alves Rocha, São Cristóvão-SE

O ensino de ciências da natureza e matemática possui grandes desafios e barreiras a serem superados. Os estudantes “enxergam” os conteúdos como abstratos, de difícil compreensão, fazendo com que percam o interesse pelo aprender. A aprendizagem da estequiometria é um problema para muitos estudantes pois o entendimento desse conceito envolve a aplicação da matemática na química. Geralmente, esse conceito é ensinado fora da realidade dos estudantes, seja pela matemática envolvida ou pelas reações, muitas vezes eles não conseguem realizar os cálculos e balancear as reações. Alguns pesquisadores têm estudado que a dificuldade dos estudantes quanto à estequiometria, ocorre devido a falta de materiais didáticos, ensino tradicionais, faltam abordagens no nível sub-microscópico e das operações matemáticas envolvidas nos cálculos. Dentro deste contexto, o projeto visa trabalhar de forma contextualizada e interdisciplinar, utilizando receitas conhecidas dos estudantes para aprenderem sobre estequiometria. Este projeto vem sendo desenvolvido por professores e estudantes do ensino médio, do Centro de Excelência Professor Hamilton Alves Rocha. A proposta interdisciplinar envolveu conceitos das disciplinas de química e matemática, tais como: quantidades molares, reagente limitante, conservação da matéria, coeficientes químicos, regras de três simples. Os resultados mostraram que os estudantes por meio de receitas conseguiram aprender sobre estequiometria. Desta forma, o ensino contextualizado por meio da experimentação com preparos de receitas mostrou ser uma alternativa para despertar o interesse e motivar o estudante, criando um ambiente de socialização, propício ao aprendizado.

A busca pela aprendizagem significativa para o ensino de cálculo estequiométrico e considerando as dificuldades na interface matemática-química relatadas pelos estudantes, ocorreu por meio da experimentação, levando em consideração receitas que os estudantes tinham hábitos de fazer em suas casas. Neste sentido, para saber quais receitas os alunos costumavam fazer, um grupo de estudantes disponibilizou uma enquete pelo google formulários em que os estudantes tinham que escolher três culinárias. Os resultados mostraram que 75%, 42% e 33% dos estudantes gostam de preparar, cuscuz, bolo e pizza, respectivamente, conforme ilustrado no gráfico anexado.

Diante dos resultados apresentados, para melhor entendimento a professora de Química explicou por meio de aulas expositivas sobre as leis de Lavoisier e Proust, que abordam sobre o princípio da conservação da massa e a proporção definidas, que são importantes durante os preparos das receitas selecionadas pelos estudantes. Para ilustrar o princípio da conservação da massa, foi realizado também um experimento demonstrativo. Inicialmente os estudantes precisavam determinar a massa de um pedaço de papel amassado, depois este papel era queimado e determinado sua massa. Foi observado que a massa era conservada, porém havia reorganização dos átomos para forma novas moléculas e as proporções também eram mantidas, foi explicado que quando se prepara o alimento, esses princípios também devem ser obedecidos. Já os professores de matemáticas explicaram sobre transformações de medidas, regras de três simples e proporções e sua importância no preparo dos alimentos. Foi observado também que durante o preparo da receita de cuscuz e do bolo, os estudantes se preocuparam em obedecer aos princípios da conservação das massas, proporções definidas, transformações das medidas, tiveram que utilizar as regras de três simples. A leitura da receita foi interessante, visto que os estudantes tiveram que entender por exemplo: quantas gramas possui uma xícara cheia de chá de farinha de milho, neste momento eles utilizaram a balança, o mesmo ocorreu para uma colher de chá de sal, onde eles descobriram que tinha 2g. Além disso, foi possível observar que somando a massa dos ingredientes iniciais utilizada para o prepara o cuscuz, o somatório dessas massas seria igual ao do cuscuz pronto para o consumo. Para melhor compreensão, foram utilizados no total de massa de farinha de milho 620 g, sal foi 4 g e massa de água 310g, totalizando 934 g, sendo assim, considerando o princípio da conservação de massa e lei de Proust, o cuscuz pronto apresentaria também, 934 g. O mesmo pode ser observado pelos estudantes durante o preparo do bolo. Deste modo, foi possível melhorar o entendimento de cálculos estequiométricos por meio da experimentação, utilizando receitas presentes no cotidiano do estudante, proporciona assim segundo BESSA 2011, uma aprendizagem significativa, visto que foi considerado o conhecimento que os estudantes já tinham sobre o preparo de alimentos e nova informações foram ancoradas em conceitos já pré-existentes na estrutura cognitiva do estudante. Além disso, com base na BNCC, BRASIL 2018, os estudantes são estimulados a criar empreendimento pessoais ou produtivos articulados com seus projetos de vida, que fortaleçam a sua atuação como protagonistas da sua própria trajetória.

A utilização da experimentação por meio do preparo de receitas do cotidiano do estudante, despertam o interesse pelo conteúdo de difícil compreensão pela química por causa dos cálculos matemáticos, que é o caso dos cálculos estequiométricos. Isso faz da atividade uma ferramenta que leva o aluno a se dedicar mais e buscar o conhecimento. No decorrer da experimentação por meio do preparo dos alimentos, pode ser avaliada a aprendizagem, de forma dinâmica, evitando que o processo de ensino seja exaustivo e monótono. Foi possível verificar que a utilização do conceito de proporcionalidade como um conceito subsunçor para o estudo de cálculo estequiométrico pode levar à aprendizagem significativa deste, visto que antes da abordagem do conteúdo da química os professores de matemática explicaram sobre proporções, unidades de medidas, auxiliando a compreensão dos conceitos químicos pelos estudantes.

BARBOZA, A. K. A. A (inter) relação da Matemática e a Química: uma visão pontual de aluno do 1º ano do ensino médio. Foz do Iguaçu: 2012. Base Nacional Comum Curricular. Brasília: MEC, 2018. BESSA, V. H. Teorias da aprendizagem. Curitiba: IESDE Brasil S.A.2011. FERREIRA, Anna Rachel. O que é educação empreendedora e como colocá-la em prática na escola? Disponível em: http://novaescola.org.br/. Acesso em: 24 mar. 2021. FRANCO, J. O. B., GOUVÊA, J. B. A cronologia dos estudos sobre o empreendedorismo. Revista de empreendedorismo e gestão de pequenas empresas. V. 5, n. 3, 2016. LOPES, F. A. M. H., OLIVEIRA, D. G. D. B. Inter-relação matemática-química: discu-tindo estequiometria no enem. Educación Química, v.32, N° 03, p171-182, 2021. VyGOTSKI, L. S. A formação social da mente. São Paulo: Ed. Martins Fontes, 2010.