1. QUESTIONAMENTO EM QUÍMICA: A ARTE DE PERGUNTAR Victor M. S. Gil Departamento de Química, Univ. de Coimbra e Exploratório, Centro Ciência Viva de Coimbra

2. V.M.S.GIL and J.C.M.PAIVA, Prediction versus Explanation in Chemistry Teaching , Journal of Chemical Education (2009) (submetido) . V.M.S.GIL, M. HELENA PEDROSA and M.WATTS, Questions about Questioning , em preparação. V.M.S.GIL, University students assessment of the explanatory content of justification statements , International Journal of Science Education (1988), 10 , 581. V.M.S.GIL, Orbitals in Chemistry , Cambridge Univ. Press, UK, 2000.

3. A. CIÊNCIA, EDUCAÇÃO E CULTURA CIENTÍFICA B. QUÊS E PORQUÊS EM QUÍMICA C. SOBRE A GESTÃO DAS PERGUNTAS NA SALA DE AULA D. USO E MAU USO DE “PORQUE”

4. A. CIÊNCIA, EDUCAÇÃO E CULTURA CIENTÍFICA A ciência, uma criação do Homem para melhor conhecer, controlar e transformar o mundo Resultado e processo * da satisfação da curiosidade humana desinteressada  da procura de respostas para problemas de sobrevivência e outros problemas práticos

5. Contudo é, apenas, uma pequena fracção da nossa relação com o mundo: apenas uma das formas de interagir com a realidade. Considerar as limitações da ciência à luz das aspirações globais e mais profundas da mente humana, segundo A. Moles, em “Les Sciences de l’Imprécis”, 1990, “La pensée scientifique – qui est bien aus sens étymologique notre nouvelle “religion”: le facteur qui nous unit dans la maîtrise du futur – reste une petite fraction de notre vie quotidienne”… Analisar H. Pagels, em “The Dreams of Reason: The Rise of the Sciences of Complexity”, 1988, “in this era of science and technology, there is a conscious space for art, philosophy, etc. as complementary ways of our relating to the real world and acting upon it”.

6. 1. Ciência e Curiosidade A Ciência avança através de respostas a perguntas de vários tipos: “quês” e “porquês”, e também os “para quês”,os “comos”, os “e se …”. A curiosidade intelectual e a capacidade de fazer perguntas: o que distingue o Homem dos outros animais A curiosidade inata a cada criança, em processo de sobrevivência: curiosidade essencialmente multi-sensorial e afectiva Segundo alguns estudiosos, a escola pode acabar por atrofiar a curiosidade genuína e reduzir a motivação.

12. 4. O ensino experimental das ciências Há ciência, há experiência! Ciência = ideias + observação (espontânea ou intencional) + ideias + experimentação + ideias Ideias: previsão/hipótese, interpretação, correlação, analogia, explicação ... (cf. modelos explicativos e modelos preditivos) Observação/experimentação: Registos sensoriais Actividades práticas Actividades experimentais Actividades laboratoriais

14. 6. As várias dimensões da cultura científica Dimensão descritiva: informação – factos, nomes, datas, fenómenos, nomes de conceitos e teorias – sobre o universo, a matéria e a vida, informação essa convertida em conhecimento através de ligações significativas que cada um faça com o seu conhecimento anterior. Dimensão prática e dimensão social: maneira como os resultados da ciência e da tecnologia afectam a nossa vida quotidiana – saúde e bem-estar, aplicações tecnológicas, qualidade do ambiente – e o desenvolvimento sustentado, assim como capacidade de cada cidadão participar, informado, nas decisões colectivas. Dimensão intelectual: promoção da curiosidade, competências inquisitivas, racionalidade, capacidade em encontrar e seleccionar informação e desenvolvimento de formas de pensamento crítico e criativo.

15. Dimensão afectiva: encontrar encanto, deslumbramento e excitação na aventura da ciência, juntamente com a consciência das formas como a ciência avança – não apenas aprendendo com os erros, mas também reconhecendo que sucesso gera sucesso. Dimensão histórica: contextos históricos em que a ciência se foi desenvolvendo, por exemplo, da segurança das verdades aparentemente eternas do positivismo do século XVIII ao desconforto das verdades provisórias e às incertezas e riscos associados à ciência moderna Dimensão axiológica: associada à promoção dos valores fundamentais, como a honestidade intelectual e a tolerância, e às implicações éticas de alguma investigação científica.

16. B. QUÊS e PORQUÊS em QUÍMICA A Química desenvolve-se sobretudo à volta de “quês” e “porquês” sobre a natureza, propriedades e transformações da matéria, interpretadas em termos de átomos e suas associações.

17. Entre os “quês” e os “porquês”, passando pelos “comos” e os “e se’s”, pode estabelecer-se uma cascata do mais superficial ao mais profundo em matéria de conhecimento. Exemplo:

18. Duas grandes classes de perguntas: A. Perguntas de índole cognitiva , que requerem uma resposta, focadas em conhecimento: Que, Quem, Quando, Onde, Como, Quanto, Quantos, Porque... B. Perguntas de índole não-cognitiva , que procuram autorização, apontam para um comportamento não-verbal, exprimem uma opinião, etc.: Posso entrar ? Pode passar a água? Quem diria? etc.

19. Divisão das perguntas A em várias categorias: A1. Aquisição de informação (simples ou complexa, qualitativa ou quantitativa) A2. Processamento de informação (descrição, comparação, integração, reconciliação, correlação, procura de padrões, relações causa-efeito, previsão, generalização, aplicação, resolução de problemas) A3. Pensamento crítico e criativo (colocação de hipóteses, especulação, explicação, validação de explicação) A4. Organização e reflexão sobre todo o processo de procura de sentido (por ex. Em que ponto estamos? Que tipos de perguntas estamos a considerar?)

20. Sub-divisão da categoria A1: A1.1 Questões fechadas, de resposta breve * Questões de verdadeiro/falso, sim/não ou disjuntivas (X ou Y). No equilíbrio, a massa de produtos é igual à massa de reagentes. Verdadeiro ou Falso? a A + Bb cC + dD Será que no equilíbrio terminam as reacções, uma oposta da outra? Em igualdade de condições, qual é mais solúvel em água: cloreto de sódio ou carbonato de cálcio? NaCl(s) Na + (aq) + Cl - (aq) CaCO 3 (s) Ca 2+ (aq) + CO 3 2- (aq)

21. * Questões focadas em seres, objectos, tempo, locais, ... Quem pela primeira vez estabeleceu a variação das constantes de equilíbrio com a temperatura? Qual dos ácidos é comercialmente designado por ácido muriático? Quando (em que século) foi estabelecida a 2ª Lei da Termodinâmica? Onde (em que país) nasceu Henri Le Chatelier?

22. * Questões que especificam um atributo Qual é o mais denso dos gases reagentes no equilíbrio de síntese do amoníaco? N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) * Questões focadas na quantificação de um atributo Quantas vezes a molécula N 2 é mais pesada que H 2 ?

23. A1.2 Questões abertas, de resposta mais elaborada * Questões focadas na causa próxima ou consequência de um evento ou acção Qual é a principal causa das chuvas ácidas? Qual a principal consequência das chuvas ácidas no património arquitectónico? Qual o efeito do aumento de temperatura no estado de equilíbrio de uma reacção exotérmica? Como se pode aumentar a percentagem de amoníaco na reacção de síntese a partir de azoto e hidrogénio?

24. * Questões sobre a ocorrência ou não ocorrência de um determinado evento/acção Como se pode usar o efeito de ião-comum para diminuir a solubilidade do carbonato de cálcio? Que condições favorecem a corrosão metálica?

25. * Questões que apelam a uma clarificação, semelhanças/ diferenças, definição, ... Qual a diferença entre reacção extensa e reacção rápida? Porque é que se atribui o valor 7 ao pH da água, a 25 ºC ? * Questões que têm a ver com aplicações práticas Para que servem os catalisadores, se eles não alteram as constantes de equilíbrio? * Questões que apelam a uma opinião fundamentada Que acha da reciclagem das latas de alumínio?

26. * As questões A2 podem apelar a ... ... Cálculo, evidência ou determinação experimental Que quantidade de iodeto de hidrogénio se pode obter a partir de 1,0 mol de hidrogénio e 0,50 mol de iodo, a 500 ºC , sabendo que a constante de equilíbrio para H 2 (g) + I 2 (g) 2HI(g) a 500 ºC é 63? Qual o pH de uma solução aquosa de ácido acético com a concentração 0,10 mol dm -3 ? Qual a solubilidade do fluoreto de cálcio ( K s = 3,9 x 10 -11 ) em água e numa solução aquosa com 0,010 mol dm -3 de ião cálcio? Como se sabe, por via experimental, que a constante de acidez do ácido acético é 1,8 x 10 -5 ?

27. * ... C omparação, correlação, dedução Que reactividade se pode prever para o metal alcalino césio por comparação com o comportamento dos outros metais alcalinos em posição superior na Tabela Periódica? Como se interpreta o facto de o ouro ser menos oxidável que o ferro em termos de potenciais de redução? Como se justifica o efeito da pressão no equilíbrio de síntese do amoníaco a partir de nitrogénio e hidrogénio, em termos do princípio de Le Chatelier?

28. * ... Aplicação de modelos teóricos Que alteração de cor se pode prever para uma solução aquosa de sulfato de cobre por adição de amoníaco com base no modelo do campo cristalino? * ... Aplicação de tabelas de valores Qual dos ácidos etanóico e benzóico é mais fraco? Justifique a resposta. Qual dos sais carbonato de chumbo e sulfato de chumbo é mais solúvel em água? Justifique a resposta

29. * ... Resolução de conflitos com o conhecimento prévio, intuição ou senso comum Como é que a adição de um gás inerte ao sistema em equilíbrio N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) não aumenta a proporção de amoníaco, como resultado de um aumento de pressão total (com V e T constantes)? Considere a diminuição de volume do sistema em equilíbrio N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) a) Em que sentido o sistema devia tender a contrariar essa diminuição: aumento ou diminuição do número de moléculas? b) Mas diminuição de volume é aumento de pressão. Em que sentido deve o sistema contrariar esse aumento: aumento ou diminuição do número de moléculas?

30. * ... Resolução de conflitos com o conhecimento prévio, intuição ou senso comum (cont.) Como é possível que a água possa ter um pH diferente de 7? 2H 2 O(l) OH - (aq) + H 3 O + (aq) Como é possível que a solubilidade do sulfato de cobre em água seja a mesma, quer se use o sal em bloco ou em pó? Não é verdade que a dissolução é mais rápida se estiver moído? CuSO 4 (s) Cu 2+ (aq) + SO 4 2- (aq)

31. * Na categoria A3 caem: * Questões que visam as explicações Como se explica que o fluoreto de hidrogénio seja um ácido fraco, ao passo que o cloreto de hidrogénio é um ácido forte? Porque é que o sulfato de magnésio é um sal muito solúvel em água quando o carbonato de magnésio é pouco solúvel?

34. EXEMPLOS NEGATIVOS OU NEUTROS 1. Não interrompas! 2. (Procurando ganhar tempo, talvez o toque para saída) Já vamos a essa questão. 3. A tua pergunta cai no âmbito da disciplina X e não desta. Pergunta ao teu professor de X. 4. Boa pergunta, mas para mais tarde, quando tiveres outros conhecimentos. 5. Vou pensar no assunto em casa e, depois, digo-te a resposta. 6. Confesso que também não sei a resposta a essa pergunta. Vamos mandar um e-mail aos autores do livro?

35. EXEMPLOS POSITIVOS 1. A tua pergunta, que cai melhor no âmbito da disciplina X, mostra que, afinal, não há fronteiras muito rígidas entre as várias áreas do saber. a. Dou-te, agora, apenas uma primeira resposta. Podemos, depois, falar, em conjunto, com o professor de X. b. Mais alguém nos quer acompanhar nessa reunião? 2. Em qual das categorias (Quê, Como, Porquê, E se...) colocas a tua pergunta? 3. Boa pergunta. Não te esqueças dela, quando, no 3º período, estudarmos ...Se te esqueceres, eu lembrar-te-ei na altura. Vou tomar nota.

37. D. USO E MAU USO DE “PORQUE” Entre os vários tipos de perguntas: Porque? ... Porquê? que requerem uma resposta ao nível da explicação, da justificação, das razões, eventualmente das causas. É frequente uma confusão de vários níveis de justificação, ainda que sempre iniciados por porque .

40. No plano do conteúdo: Erro Irrelevância Insuficiência No plano da lógica: Contradição Tautologia, analogia, definição/caracterização Implicação e inferência/dedução a partir de regra/princípio/lei Correlação de observáveis (ou de variáveis) a) como correspondências sem grandes ganhos b) com redução vantajosa do campo de informação ao passar-se do primeiro conjunto ao segundo conjunto de dados Interpretação de vários graus enquanto indevidamente promovidas ao estatuto de explicação