Ciência para a Próxima Geração: actividades para o 1º ciclo Teach article

Traduzido por Mª Conceição Abreu. Wayne A Mitchell, Debonair Sherman, Andrea Choppy e Rachel L Gomes do projecto Next Generation, descrevem algumas das suas actividades sobre ciência para mostrarem às crianças do 1º ciclo que a ciência nos rodeia.

Sistema para filtração de água

Esta experiência observa sólidos e líquidos e examina como separá-los, passando o que os alunos aprenderam na sala de aula para o contexto do mundo real. Os alunos aprendem a conceber e a construir um sistema simples de filtração de água recorrendo a diversos materiais. Cada material é adequado para separar sólidos e partículas dissolvidas da água de diferentes tamanhos. Os alunos aprendem, através de tentativa erro, qual dos materiais é mais apropriado para fazer o quê.

Para contextualizar o tópico, precisarás de dar aos alunos uma breve introdução sobre a importância de tratar as águas sujas de modo a ser seguro deitá-las nos rios. O tratamento das águas sujas é um processo que tem tipicamente três fases, consistindo num tratamento preliminar com o objectivo de eliminar as impurezas sólidas maiores, numa sedimentação primária para remover impurezas por adsorção com sólidos, e num tratamento secundário para quebrar ou degradar as impurezas remanescentes usando micro-organismos.

Esta experiência investiga o processo físico de remoção de impurezas sólidas de vários tamanhos e o processo químico de adsorção com carvão para remoção das partículas dissolvidas. Os alunos podem discutir o que suja a água, dando ênfase a termos chaves tais como lixo sólido, impurezas dissolvidas, filtração e micro-organismos.

A experiência investiga o tratamento primário, isto é a remoção das impurezas sólidas. É fornecida aos alunos uma folha de relatório^w1 para registarem a experiência.

Materiais

• Algodão em rama
• Areia
• Carvão de lenha ( de preferência em pó, ou comprar aos bocados e moer)
• Cascalho
• Copos de plástico
• Uma garrafa de água vazia com o fundo retirado
• Um suporte para a garrafa de água, por exemplo uma tábua de madeira com um buraco
• Água suja (água a que se juntou café instantâneo, farinha e bocados de carvão)
• Um recipiente vazio para pôr os materiais usados e a água suja
• Cronómetros

Método

1. Os alunos devem montar o seu sistema de filtração, colocando a garrafa de água vazia com o gargalo para baixo sobre o sistema de suporte. Usámos a prancha de madeira colocada entre dois bancos ou duas mesas.
2. Para cada sistema de filtração, dar aos alunos quatro materiais (algodão, areia, carvão esmigalhado e cascalho) em copos separados e um copo de água suja.
3. Deixar os alunos escolher a ordem pela qual devem colocar os materiais dentro da garrafa. Os alunos devem tomar nota da ordem de colocação dos materiais e prever quão efectivamente o sistema de filtração remove as impurezas da água. Pedir aos alunos para medir o tempo que a água leva a atravessar o sistema e prever como isso afecta o processo de limpeza.
    
4. Quando o sistema de filtração está carregado com os materiais, os alunos despejam a água suja. Dependendo do modo de carregamento, a água leva um certo tempo a atravessar as camadas. Muitas vezes, os alunos esquecem-se de colocar um copo vazio por debaixo mas serve para aprenderem para a próxima vez!

Por tentativa e erro, e observação, os alunos aprendem que a melhor maneira de limpar a água é colocar os materiais por ordem de tamanho. O algodão deve ser colocado por baixo (no gargalo da garrafa), para evitar que os outros materiais caiam. Por cima do algodão devem colocar o carvão, depois a areia e por fim o cascalho. (Como extensão opcional deste exercício, podem variar a espessura das camadas para ver como isso afecta o processo de purificação.)

Com esta experiência, os alunos aprendem quais os materiais convenientes para os diferentes tipos de impurezas sólidas na água suja e que, quando combinados para uma filtração efectiva da água, devem ser colocados por ordem de tamanho. A areia e o cascalho separam ou filtram sólidos de diferentes tamanhos (a areia remove as partículas mais pequenas). O carvão em pó adsorve o café dissolvido, eliminando a cor. Além disso, quando a água suja chega ao carvão escoa-se muito lentamente, ficando mais tempo em contacto com o carvão.

E quanto mais tempo a água suja está m contacto com o carvão, mais tempo tem este para absorver a cor. O algodão impede que qualquer material da filtração caia da garrafa

Esta experiência demonstra que as impurezas na água suja podem ser removidas usando uma série de barreiras, que usam quer processos físicos (filtração pelo cascalho e areia) quer processos químicos (adsorção pelo pó de carvão) para remover as impurezas. Este tipo de tratamento não seria suficiente para os micro-organismos. Pensa no que deveria ser usado para isso?

Construção de um modelo orbital Terra-Lua

A construção de um modelo do orbital Terra-Lua ajudará os alunos a compreenderem o movimento básico dos planetas no espaço e proporciona-lhes ainda uma duradoira – e caseira – recordação da actividade. O modelo pode ser usado para explicar o principio do movimento planetário em torno do Sol e também a órbita da Lua em torno da Terra.

Além disso, usando uma fonte de luz externa, por exemplo um candeeiro de secretária, os alunos podem observar as fases da Lua assim como os conceitos de eclipse solar e lunar.

Equipamento

• Um bocado de fio de cobre (comprimento 10-15 cm com espessura de 3 mm)
• Um pequeno pau de madeira (comprimento de 15-18 cm com espessura de 5 mm)
• 2 duas bolas de ténis de mesa ( em alternativa, bolas de plástico de diferentes dimensões)
• Uma base de madeira (10 x 5 x 1 cm)
• Um berbequim e uma broca de 5mm

Como construir o modelo do orbital Terra-Lua

1. Faz um buraco no centro da base de madeira
2. Insere o pau de 15 cm no buraco
3. Fixa o fio de cobre a meio do pau, enrolando-o duas vezes no pau. O fio deve estar bem ajustado ao pau.
4. Usando um objecto pontiagudo (por exemplo um prego pequeno), faz um pequeno buraco nas duas bolas de ténis de mesa
5. Coloca uma bola de ténis de mesa (representando um planeta ou a Lua) na extremidade livre do fio de cobre – que actuará como o braço do orbital – e a segunda bola (representando o Sol ou a Terra) no cimo do pau. Ajusta o fio de cobre com a bola de ténis de modo a que as duas bolas fiquem alinhadas. Se estiver bem construído, o braço orbital rodará à volta da bola central.

O modelo pode ser usado para demonstrar a órbita da Lua em torno da Terra ou a dos diferentes planetas do Sistema Solar em torno do Sol.

Usando uma fonte de luz externa que represente o Sol, as posições relativas da Lua e Terra podem servir para explicar as diferentes fases da Lua. Por exemplo, pedir à turma para observar o que acontece quando a Lua está entre a fonte de luz e a Terra (nenhuma da luz solar que é reflectida pela Lua será vista da Terra – não se vê a lua no céu nocturno), ou quando a Terra está entre a luz e a Lua (toda a luz solar reflectida pela Lua pode ser vista da Terra – lua cheia).

Colocando a Lua em diferentes posições relativamente à Terra (por exemplo, muda a posição de 45 graus), a turma pode descrever a quantidade de luar vista da Terra. Isto pode ser usado para explicar as diferentes fases da Lua.

Outra sugestão é pedir à turma para desenhar a forma da Lua todas as noites durante um mês; os desenhos podem então ser usados para mapear as diferentes fases da Lua.

Para investigar o movimento planetário em torno do Sol, podem juntar-se mais orbitais para representar os planetas e permitir observar na turma os efeitos da distância dos planetas ao Sol sobre a temperatura dos planetas, ou sobre o intervalo de tempo necessário para uma rotação em torno do Sol.

Um sítio na web útil para acompanhar este projecto é a demonstração das fases da lua no decorrer do tempo no sítio na web do National Schools’ Observatory^w2.

Balão de fermento

Esta experiência pode servir para investigar tópicos como os micro-organismos e os gases que nos rodeiam. Os alunos são encorajados a conceber uma experiência para testar diferentes variáveis que actuam na capacidade do fermento crescer, e investigar um sub-produto deste processo, o dióxido de carbono

Começar por perguntar às crianças que ideia têm sobre o uso do fermento e outros micro-organismos na via do dia a dia. Mostrar algumas figuras tais como queijo azul, pão, cerveja, compostagem e cultura de bactérias. Estes exemplos mostram que os micro-organismos são importantes para a sobrevivência humana. Perguntar às crianças o que pensam que é necessário para os micro-organismos sobreviverem, e como nós temos usado este conhecimento. É necessário explicar que o gás é produzido como resultado do crescimento do fermento; perguntar às crianças se sabem qual o gás que se produz.

Pedir às crianças para conceber uma experiência para testar as condições necessárias ao fermento para sobreviver, usando o equipamento listado em baixo. Depois de terem planeado as suas experiências dar-lhes o equipamento. Eles podem fazer várias tentativas para medir o gás produzido, tais como usar um cordel para medir a circunferência do balão, ou recolher o gás numa proveta invertida cheia de água para medir o volume.

Equipamento

• Três balões grandes
• Três garrafas de plástico de 500 ml
• Água
• Três pacotes de 7 g de fermento
• Açúcar
• Vinagre
• Um termómetro
• Cordel
• Uma régua
• Adoçante (opcional)

Método

1. Dividir a turma em grupos.
2. Cada grupo deve conceber uma experiência para testar uma ou mais variáveis que afectam a produção de dióxido de carbono a partir do fermento. Para garantir um teste conclusivo, uma condição deve permanecer constante; por exemplo, pode mudar-se a quantidade de fermento colocado em duas garrafas mas manter a quantidade de água e a temperatura constante em ambas.
3. Os alunos podem escolher mudar variáveis tais como:
   • As temperaturas desde a temperatura ambiente até 60 ºC
   • Quantidade de açúcar
   • Tipo de açúcar (por exemplo, adoçante)
   • Acidez do meio (vinagre)
4. Cada grupo de alunos deve estabelecer o seu plano de experiências e as suas hipóteses antes de começar a experiência. Encorajar os alunos a preverem o que esperam que aconteça.
5. Uma vez preparada a experiência, distribuir a cada grupo 2 a 3 garrafas de plástico e balões
6. Os alunos devem medir e registar as mudanças introduzidas por cada variável.
7. Os alunos podem medir a quantidade de dióxido de carbono libertado quer medindo o diâmetro do balão ou mergulhando o balão numa proveta com água para calcular o volume.
8. A turma pode fazer uma competição para ver quem obtém mais dióxido de carbono do seu fermento.

Permitir que a experiência decorra cerca de 20 minutos antes de discutir os resultados. Os alunos devem dizer se os resultados das suas experiências concordam com as suas previsões.

Perguntar ao grupo para identificar as melhores condições de fermentação; eles devem sugerir água quente e açúcar. Os alunos também podem discutir que condições impedem o fermento de crescer: falta de açúcar, água fria, ou a presença de ácidos. O que aconteceria se em vez de açúcar usassem mel?

Pode continuar a lição investigando a natureza do gás produzido – pesando o balão, ou testando o efeito do gás sobre achas de madeira incandescentes. Os alunos também podem tentar experiências que demonstrem como os micro-organismos contribuem para os gases do meio ambiente.
A descrição da montagem experimental está disponível no sítio web do Exploratorium ^w3

Mais actividades do projecto Next Generation

A tabela seguinte mostra algumas outras actividades desenvolvidas no âmbito do projecto. Mais informação sobre as actividade de ciência feitas pelo projecto estão disponíveis no sito da web do Next Generation^w4.

O projecto Next Generation fomenta trabalho de parceria entre cientistas e professores. Ensinar ciência de um modo comprometido e informativo é o catalisador para encorajar um melhor e mais alargada compreensão da ciência pelas crianças. Com o tempo, espera-se que alguns dos alunos envolvidos venham a ser a próxima geração de cientistas, espalhando o interesse pela ciência nas futuras crianças.