Hvilke ikke-tekniske barrierer benyttes, og hvilken funksjon har de?

estudantes venham reproduzi-las de maneira acrítica e mecânica, ignorando a estrutura dessas atividades (NÚÑEZ, 2009).

2.3. Dificuldades na dimensão quantitativa das reações químicas

Segundo Mortimer e Miranda (1995), a dificuldade em estequiometria está principalmente ligada a dificuldade em perceber que as mudanças observadas nas transformações químicas são consequências de rearranjo dos átomos leva estudantes a não usarem o raciocínio de conservação de massa. E, este é o aspecto fundamental para o entendimento do “balanceamento de equações químicas” e das relações estequiométricas das reações.

Para aprender estequiometria é necessário compreender a representação das transformações químicas em seus três níveis, macroscópico, microscópico e simbólico.

Verone e Piazza (2007) observaram que alunos brasileiros ao balancear equações químicas conseguiam identificar a quantidade de átomos de um elemento nas fórmulas químicas, mas não compreendem o significado dessas fórmulas, mostrando que não as interpretam em nível microscópico e certa dificuldade nos cálculos matemáticos de proporções ao resolver problemas envolvendo leis ponderais.

Outro estudo apresentava a dificuldade de aprendizagem sobre o conceito de quantidade de substância e de sua unidade, o mol (GARCIA et. al., 1990) os quais, por si só, produzem confusões por provocar a associação da grandeza cuja unidade é o mol com qualquer uma dessas outras, quando na realidade tratamos de uma magnitude diferente. Sinalizava que não compreendiam as relações estabelecidas entre a quantidade de matéria e as outras grandezas. Além disso, foram relatadas dificuldades na diferenciação entre massa molecular e massa molar e na compreensão de conservação de matéria em uma reação e dos significados das relações estequiométricas em uma reação química, independente no nível de ensino. (SANTOS, SILVA, 2013)

As pesquisas de Yarroch (1985) apresentaram que os estudantes não distinguem entre os coeficientes que precedem as fórmulas e as atomicidades. Essas dificuldades apresentadas relativas a atomicidade das moléculas acaba por comprometer a aprendizagem do balanceamento de uma equação química. Essa dificuldade foi investigada e verificada por Niaz e Lawson (1985); Jimoh (2005) e Pozo e Gómez (2009).

A técnica de compensação de equações químicas torna a imagem de equações químicas como enigmas matemáticos (BEN-ZVI et. al., 1987), e eles podem até trabalhar a parte

algorítmica do problema sem ter uma compreensão conceitual dos fenômenos. Não olham para uma equação química e percebem os símbolos e letras como moléculas e a seta como a direção da reação, muitos estudantes não são capazes de visualizar essas representações. Os alunos são menos capazes de fornecer representações equivalentes e verbais são aqueles que apresentam muita dificuldade nas descrições para uma dada representação (KOZMA, RUSSELL, 1997).

A estequiometria apresenta-se como um conteúdo difícil, pois se utiliza do raciocínio proporcional através da linguagem matemática. A dificuldade com algoritmos se verifica a nível médio e superior. Para Queiroz (2000) na comunicação de ideias através da linguagem escrita verifica-se um agravamento considerável no grau destas dificuldades. Como o campo da química é potencialmente quantitativo, os currículos dos cursos de química no ensino superior, de uma forma geral, enfatizam o desenvolvimento de habilidades quantitativas, como a efetuação de cálculos e resolução de problemas, em prejuízo do desenvolvimento de habilidades qualitativas, como a escrita. Além disso, o uso frequente da linguagem matemática por parte dos alunos conspira para que esta situação se fortaleça.

A proposição apresentada por Raviolo (2005) seria que os alunos deveriam reconhecer uma situação final de uma reação química expressada a nível microscópico, a partir de uma situação inicial e da equação química que a represente. Essa proposição levou o pesquisador a verificar as dificuldades dos alunos em resolver problemas de estequiometria. Nurrenbern e Pickering (1987) em sua pesquisa também verificaram as dificuldades dos alunos quando solicitados a resolver o algoritmo para calcular problemas envolvendo gases, e cálculos estequimétricos..

Duncan (1973) concluiu que trabalhar com equações que necessitem a formação de proporções simples como à massa molar e o com número de mol, mas ao utilizar esse multi- conceito fazia com que maioria dos alunos cometa erros nos problemas. Na reflexão, ele percebeu que um problema como: "Que massa de carbonato de cálcio será utilizada exatamente para neutralizar 100 ml de ácido clorídrico 0,2 M"?, Estava longe de ser simples. As operações a seguir tinham de ter lugar as seguintes etapas de resolução:

a) Um aluno primeiro teve de recordar a natureza da reação do ácido da reação + carbonato = sal + dióxido de carbono + água.

b) Fórmulas para cada composto.

c) A equação teve de ser balanceada para estabelecer a proporção de 1:2 entre o CaCO3 e HCl.

d) O número de mols de HCl em 100 ml de 0,2 M que teve de ser obtida. e) O número necessário de mols de CaCO3 seria metade disso.

f) Uma fração de peso molecular grama teve de ser calculada.

Não só eles precisam do apoio fundamental da construção de uma equação exata, mas a dificuldade acrescentou camadas adicionais de manipulação e cálculo algébrico.

Duncan (1973), tambem afirma que muitos dos problemas encontrados em livros de didáticos e artigos proporcionaram uma análise ainda mais complexa. Ìon e equações de elétrons foram outra área de dificuldade muito grande. Tais equações necessitavam de decisões sobre, os símbolos, os íons (simples e composto), as cargas sobre eles, íons espectadores, símbolos e balanceamentos. Considerações sobre Termoquímica e Equilíbrio renderam análises de complexidade conceitual, de acordo com os problemas expostos acima.

Saber trabalhar com as relações quantitativas também é uma habilidade importante na solução de situações problemas. Essa necessidade de quantificar traduz-se para Pozo e Gómez (2009) e Pérez e Echeverría (1990) no caso do pensamento científico para três esquemas combinados, cujo uso está muito longe de ser geral entre os alunos do Ensino Médio e Universitários, são eles: a) Proporção, b) Probabilidades e c) Correlações. Utilizados nas ciências sociais e na análise de séries numéricas nas ciências Físico-Naturais.

No estudo da ciência Química, a estequiometria utiliza-se muito do pensamento proporcional, assim como a mudança de representação na resolução de problemas, o que torna o conceito complexo levando os alunos a cometem muitos erros.

Os procedimentos são o núcleo principal para compreender, interpretar e analisar as situações problemas, ao exigir que um aluno seja capaz de traduzir uma informação de um código para outro, por exemplo, realizar cálculos matemáticos a partir de uma formulação química, fazendo deduções quantitativas e qualitativas.

Outras conclusões indicam e confirmam que a capacidade matemática dos alunos tem um efeito sobre os conteúdos que os alunos escolheram como difícil ou muito difícil (CHILDS, SHEEHAN, 2009)

A tabela 04 apresenta os temas levantados pelos 136 alunos do primeiro ano do curso universitário de Química.

Tabela 04 – Temas levantados pelos alunos do primeiro ano do curso universitário de Química

Temas Valor médio

Porcentagem de rendimento 3,71

Mecanismo de reações orgânicas 3,70

Cálculo de equilíbrio químico 3,69

Reações de álcoois 3,67

Reação redox 3,58

Constante de equilíbrio 3,47

Lei de Hess 3,40

O mol 3,24

Fonte: Childs e Sheehan (2009)

Os quatro primeiros temas considerados mais difíceis foram cálculo com rendimento, mecanismo de reações, reações de álcoois e cálculos de equilíbrio químico.

A dificuldade dos alunos na resolução de problemas com a utilização de raciocínio proporcional requer cuidado por parte do docente. No contexto da estequiometria, com suas equações e fórmulas químicas o docente mostra todo um mundo simbólico que tem leituras claramente relacionadas ao nível microscópico quando se trata de uma reação química (entidades em forma de átomos e moléculas que interagem e se reestruturam) e no nível macroscópico da reação química como interação substancial. O professor ao resolver os problemas enfatiza fundamentalmente o nível microscópico, não explica sua relação com o macroscópico e passa diretamente nesse último nível a estabelecer as relações quantitativas pertinentes (CAAMAÑO, 2007).

Utilizar as relações quantitativas (proporção e correlação), qualitativas (conservação, equilíbrio, interação sistêmica) é muito difícil para o estudante tanto do Ensino Médio como o Graduando ou Licenciando em Química, pois estabelecem relações complexas e elaboradas, exigindo adquirir novas estruturas conceituais, que para Pozo e Gómez (2009) necessita aplicar novos princípios conceituais que estariam estreitamente ligados aos princípios epistemológico e ontológico.

Raviolo (2005) apresenta como resultado de sua pesquisa a forma como os alunos confundem-se na compreensão entre o coeficiente e atomicidade, dificuldade com o balanceamento de uma reação química. Dificuldades essas já constatadas por Niaz e Lawson (1985); Jimoh (2005) e Pozo e Gómez (2009).