Plano de Aula | Metodologia Ativa | Geometria Molecular

Premissas: Este Plano de Aula Ativo pressupõe: uma aula de 100 minutos de duração, estudo prévio dos alunos tanto com o Livro, quanto com o início do desenvolvimento do Projeto e que uma única atividade (dentre as três sugeridas) será escolhida para ser realizada durante a aula, já que cada atividade é pensada para tomar grande parte do tempo disponível.

Objetivos

Duração: (5 - 10 minutos)

A etapa de Objetivos é crucial para direcionar o foco dos alunos e do professor para os aspectos centrais do estudo da geometria molecular. Ao estabelecer claramente o que se espera alcançar, tanto os alunos quanto o professor podem alinhar suas atividades e discussões para atingir esses objetivos de aprendizagem específicos. Isso garante uma abordagem mais eficaz e direcionada durante a aula prática, maximizando a aplicação do conhecimento prévio dos alunos e aprofundando sua compreensão.

Objetivos principais:

1. Capacitar os alunos a identificar e explicar a geometria molecular de compostos químicos comuns, como a molécula de água (H2O).

2. Desenvolver a habilidade de correlacionar a geometria molecular com as propriedades físicas e químicas dos compostos, utilizando exemplos práticos e experimentos virtuais.

Objetivos secundários:

1. Estimular o pensamento crítico e a capacidade de argumentação dos alunos ao discutir as razões por trás da geometria molecular de diferentes compostos.

Introdução

Duração: (15 - 20 minutos)

A etapa de Introdução serve para engajar os alunos com o tema da aula, utilizando situações problema que estimulem o pensamento crítico e a aplicação do conhecimento prévio. Além disso, ao contextualizar a importância da geometria molecular com exemplos práticos e curiosidades, os alunos podem perceber a relevância do assunto em suas vidas e carreiras futuras, aumentando assim a motivação e o interesse pelo aprendizado.

Situações Problema

1. Imagine que você é um químico investigando as propriedades da água em diferentes condições de temperatura e pressão. Como a geometria molecular da água influencia na formação de ligações de hidrogênio e, por consequência, em suas propriedades como solvente universal e na sua tensão superficial?

2. Considere um cenário onde um fabricante de medicamentos precisa entender por que diferentes compostos químicos, apesar de terem a mesma fórmula molecular, podem ter propriedades e efeitos biológicos muito diferentes. Como a geometria molecular pode ajudar a explicar essas variações?

Contextualização

A Geometria Molecular não é apenas uma abstração acadêmica, mas uma ferramenta essencial para entender as propriedades e comportamentos de substâncias no mundo real. Por exemplo, a forma como o dióxido de carbono e o metano, ambos gases de efeito estufa, se ligam e interagem com outras moléculas na atmosfera é determinada por sua geometria. Além disso, curiosidades como o fato de que a forma da molécula de cafeína é fundamental para sua capacidade de se ligar a receptores no cérebro, alterando nossa percepção de cansaço, ilustram como o estudo da geometria molecular tem implicações práticas e cotidianas.

Desenvolvimento

Duração: (70 - 75 minutos)

A etapa de Desenvolvimento é projetada para permitir que os alunos apliquem de forma prática e interativa os conceitos de geometria molecular que estudaram previamente. Através de atividades lúdicas como a construção de modelos moleculares, sessões de cinema e uso de realidade virtual, eles poderão visualizar e manipular as estruturas moleculares, solidificando seu entendimento e habilidade de prever geometrias. Esta abordagem prática visa tornar o aprendizado mais significativo e envolvente, preparando os alunos para utilizar esses conceitos em situações reais e teóricas.

Sugestões de Atividades

Recomenda-se que seja realizada apenas uma das atividades sugeridas

Atividade 1 - Construtores de Moléculas

> Duração: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Identificar e compreender as geometrias moleculares através da construção de modelos práticos.

- Descrição: Nesta atividade, os alunos utilizarão modelos moleculares para construir diferentes moléculas e identificar suas geometrias. O professor fornecerá kits de modelos moleculares, onde as ligações químicas são representadas por hastes de diferentes cores e os átomos por esferas.

- Instruções:

• Divida a turma em grupos de até 5 alunos.

• Distribua um kit de modelo molecular para cada grupo.

• Selecione algumas moléculas simples, como água (H2O), metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2).

• Peça aos alunos que montem as moléculas usando o kit, seguindo as ligações e geometrias corretas.

• Cada grupo deve anotar a geometria de cada molécula e justificar baseando-se nas ligações e na teoria VSEPR (Teoria de Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência).

• Após a construção, cada grupo apresentará uma molécula e sua geometria para a classe, explicando o raciocínio por trás da construção e da geometria.

Atividade 2 - Geometria Molecular no Cinema

> Duração: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Visualizar e discutir aplicações reais da geometria molecular, reforçando o aprendizado através de exemplos práticos.

- Descrição: Os alunos assistirão a trechos de filmes ou documentários que apresentem a importância da geometria molecular em situações práticas, como no desenvolvimento de novos materiais, medicamentos ou na investigação de crimes.

- Instruções:

• Prepare antecipadamente uma seleção de trechos de filmes ou documentários que abordem a aplicação da geometria molecular.

• Organize a sala de aula para uma sessão de cinema, projetando os trechos selecionados.

• Enquanto assistem, os alunos devem identificar e anotar exemplos de como a geometria molecular é crucial para as tramas ou para os resultados apresentados.

• Após a exibição, promova uma discussão em classe sobre as aplicações da geometria molecular vistas nos vídeos, incentivando os alunos a fazerem conexões com o conteúdo teórico estudado.

Atividade 3 - Missão Geometria Espacial

> Duração: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Aplicar o conhecimento teórico de geometria molecular em um contexto lúdico e imersivo, utilizando realidade virtual para estimular o aprendizado.

- Descrição: Nesta atividade, os alunos usarão realidade virtual para explorar a geometria molecular em um ambiente espacial simulado. Eles deverão solucionar quebra-cabeças que envolvem a identificação de geometrias moleculares para avançar na missão.

- Instruções:

• Configure as estações de VR na sala de aula, garantindo que todos os equipamentos estejam funcionando corretamente.

• Divida a turma em grupos menores e oriente-os a explorar o ambiente virtual.

• Cada grupo receberá missões que envolvem a identificação da geometria de moléculas específicas dentro do jogo.

• Os alunos deverão aplicar o conhecimento prévio sobre geometria molecular para resolver os desafios apresentados no jogo.

• Ao final da sessão, cada grupo deverá apresentar um relatório sobre as moléculas que identificaram e as geometrias correspondentes, explicando como chegaram às conclusões.

Retorno

Duração: (15 - 20 minutos)

A finalidade desta etapa é consolidar o aprendizado dos alunos, permitindo que reflitam e articulem o conhecimento adquirido através das atividades práticas. A discussão em grupo ajuda a desenvolver habilidades de comunicação e argumentação, além de proporcionar uma oportunidade para os alunos corrigirem mal-entendidos e reforçarem conceitos-chave. Este momento também serve para que o professor avalie o entendimento dos alunos e esclareça quaisquer dúvidas remanescentes, garantindo uma compreensão profunda e aplicada do tema.

Discussão em Grupo

Para iniciar a discussão em grupo, o professor deve reunir todos os alunos no centro da sala, formando um grande círculo. O professor então introduz o tópico da discussão, enfatizando a importância de compartilhar as diferentes experiências e aprendizados que cada grupo obteve durante as atividades práticas. Cada grupo terá a oportunidade de apresentar um breve resumo do que realizou e das conclusões alcançadas. O professor deve facilitar a discussão, garantindo que cada grupo tenha espaço para falar e que todos possam contribuir com comentários ou perguntas.

Perguntas Chave

1. Quais foram os maiores desafios que vocês enfrentaram ao tentar visualizar e construir as geometrias moleculares durante as atividades práticas?

2. Como a compreensão da geometria molecular pode ser aplicada em situações do dia a dia ou em outras áreas da ciência?

3. Houve alguma surpresa ou descoberta inesperada enquanto trabalhavam com os modelos moleculares?

Conclusão

Duração: (10 - 15 minutos)

A finalidade da etapa de Conclusão é consolidar o aprendizado, garantindo que os alunos tenham uma compreensão clara e integrada dos conceitos de geometria molecular. Além disso, visa reforçar a conexão entre teoria e prática, mostrando a relevância do estudo da geometria molecular em aplicações reais e cotidianas. Esta etapa também serve para motivar os alunos, demonstrando como o que foi aprendido pode ser aplicado e influenciar positivamente em suas futuras carreiras e decisões acadêmicas.

Resumo

Nesta etapa final, o professor deve resumir os pontos-chave discutidos ao longo da aula, enfatizando as principais geometrias moleculares abordadas e como elas se relacionam com as propriedades químicas e físicas das substâncias. Deve-se recapitular também as atividades práticas realizadas, como a construção de modelos moleculares e a aplicação de realidade virtual para explorar a geometria molecular.

Conexão com a Teoria

O professor deve destacar como as atividades práticas realizadas em sala de aula conectaram a teoria estudada previamente com aplicações práticas e cotidianas. É importante destacar como a visualização das geometrias moleculares ajuda a entender não apenas o comportamento dos compostos em laboratório, mas também em situações reais, como na indústria farmacêutica e na mitigação de poluentes ambientais.

Fechamento

Por fim, é crucial ressaltar a importância da geometria molecular no dia a dia, como na tecnologia, saúde e meio ambiente. Compreender a estrutura das moléculas permite prever e explicar muitos fenômenos químicos e físicos, essenciais para o desenvolvimento de novos materiais e medicamentos, além de contribuir para a sustentabilidade e inovação.