Dissertação de Mestrado
Nome: Lívia de Faria Tosta
Instituição: Unicamp - Universidade Estadual de Campinas
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química - Instituto de Química
Orientador: Pedro Faria dos Santos Filho
Ano: 2018
Ano: 2018
País: Brasil
Resumo
As animações 3D como ferramentas didáticas para o ensino de química surgiram com o objetivo de sanar, ou ao menos minimizar as dificuldades de abstração e visualização requeridas para compreender fenômenos químicos, incrementando a didática dos professores em sala de aula, além de servirem como material suplementar à estudantes que pesquisarem por vídeos correlatos no youtube. Dado que as animações 3D são um dos principais recursos tecnológicos que tomam cada vez mais espaço no universo da educação, elas podem ser entendidas como a ponte entre a química estudada na sala de aula e presenciada em laboratórios, e os fenômenos químicos que estão presentes no dia a dia dos alunos, conectando os universos macro e microscópico, ao incentivar a imaginação e facilitar a compreensão tridimensional de moléculas, orbitais e estruturas. Os orbitais moleculares foram tema para seis das dez animações produzidas. A animação "Molecular Orbitals: Water ¿ H2O" é dividida em duas partes: a primeira explica as ligações intramoleculares da água, e a segunda retrata as ligações intermoleculares entre duas moléculas de água. Metano e amônia foram comtempladas nas animações: "Molecular Orbitals: Methane ¿ CH4" e "Molecular Orbitals: Ammonia ¿ NH3". As moléculas Diborano e Metillítio foram explicadas nas animações: "Molecular Orbitals: Diborane ¿ B2H6" e "Molecular Orbitals: Methyllithium ¿ (CH3Li)4", visando desmistificar e corrigir distorções encontradas em livros didáticos de química de nível superior, tais como Huheey, Shriver e Housecroft (HUHEEY et. al, 1993, SHRIVER et. al, 2010, HOUSECROFT e SHARPE, 2012), que fazem o uso equivocado de duas teorias, Hibridização de Orbitais e Orbitais Moleculares, para explicar as ligações químicas dessas moléculas. A estrutura da água também foi tema das animações: "Clustered Water" e "NaCl dissolution in Water: a new approach", nas quais o conceito de água clusterizada é introduzido e utilizado para explicar de uma maneira inédita a dissolução do NaCl em água. Por último, a hidroformilação catalítica é retratada nas animações: "Hydroformylation of Propylene ¿ step by step" e "Hydroformylation of Propylene ¿ nonstop", na qual a primeira mostra em detalhes todas as etapas envolvidas na hidroformilação catalítica do propileno, e a segunda traz uma visão geral e dinâmica do processo. Legendas e textos explicativos são o diferencial de oito das dez animações produzidas, facilitando o entendimento dos expectadores enquanto assistem as animações. As animações foram utilizadas em disciplinas de Química Inorgânica e Organometálicos, no próprio Instituto de Química. Algumas delas foram avaliadas pelos alunos através de questionários, e os resultados constam na dissertação.
Palavras-chave: Animação por computador, Aplicações didaticas Orbitais moleculares Agua - Estudo e ensino, Hidroformilação de olefinas, Dissertação.
Abstract
The idea to develop 3D animations as didactic material for chemistry teaching arouse with the intention of, at least, minimize the students¿ difficulties towards the abstraction and visualization of chemical phenomena, incrementing the teacher¿s didactic in the classroom, also working as a supplemental material to the students that search for correlated videos on youtube. Given that the 3D animations are one of the main technological resources that have been taken more and more space in the universe of education, they can be understood as the bridge between the chemistry taught in the classrooms and witnessed in the laboratories, and the chemical phenomena that are present in the daily life of the students, connecting the macro and micro universes as it encourages imagination, and facilitate the tridimensional comprehension of molecules, orbitals and structures. Molecular orbitals theory is the main topic for six out of the ten produced animations. The animation "Molecular Orbitals: Water ¿ H2O" is divided in two parts: the first one explains the intramolecular bonds in water, and the second depicts the intermolecular bonds amongst two water molecules. The bonds in methane and ammonia are explained in the animations: "Molecular Orbitals: Methane ¿ CH4" and "Molecular Orbitals: Ammonia ¿ NH3". Diborane and methyllithium are explained in the animations: "Molecular Orbitals: Diborane ¿ B2H6" and "Molecular Orbitals: Methyllithium ¿ (CH3Li)4", which aims to demystify and correct distortions presented in higher education textbooks, such as Huheey, Shriver and Housecroft (HUHEEY, 1993, SHRIVER, et. al, 2010, HOUSECROFT e SHARPE, 2012), that mistakenly use two theories, VB theory and hybridization, to explain the chemical bonding of these two molecules. The structure of water is also depicted on the animations: "Clustered Water" and "NaCl dissolution in Water: a new approach", in which the concept of clustered water is introduced and used to explain, unprecedentedly, the NaCl dissolution in water. Lastly, the catalytic hydroformylation is portrayed in the animations: "Hydroformylation of Propylene ¿ step by step" and "Hydroformylation of Propylene ¿ nonstop", in which the first shows in detail all the steps involved in the catalytic hydroformylation of propylene, and the second shows a general vision of the process. The presence of subtitles and explanatory texts is what stands out in eight of the ten animations, facilitating the understanding of the contents and new concepts. The animations were presented in Inorganic and Organometallic chemistry courses on the Chemistry Institute. Some of them were evaluated by the students through questionnaires, and the results are shown in the thesis
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