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Ciências da Natureza I. Lourenço, Inês Alves II. Rupolo Iraní
1. Fundamentação Teórica da Área na Formação Geral Básica
O saber científico, segundo a UNESCO (1999), é exigência necessária para a formação crítico-cidadã e condição inequívoca para se entender a nova configuração da sociedade e do desenvolvimento científico (SANTOS; OLIOSI, 2013). Um dos documentos elaborados pela UNESCO, A Ciência para o Século XXI: uma Nova Visão e uma Base de Ação, afirma que “a educação científica, em todos os níveis e sem discriminação, é requisito fundamental para a democracia. Igualdade no acesso à ciência não é somente uma exigência social e ética. É uma necessidade para a realização plena do potencial do homem” (UNESCO, 2003).
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No Brasil, essa perspectiva educacional está ancorada em documentos essenciais, como a Lei de Diretrizes e Bases (LDB), Lei nº 9.394, de 20 de dezembro de 1996, a qual afirma que “a educação básica tem por finalidade desenvolver o educando, assegurar-lhe a formação comum indispensável para o exercício da cidadania e fornecer-lhe meios para progredir no trabalho e em estudos posteriores” (BRASIL, 2011).
Os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN), importante alicerce para o ensino das ciências da natureza, ressaltam que o estudante não é só cidadão do futuro, mas já é cidadão hoje e, nesse sentido, conhecer ciências é ampliar suas possibilidades de participação social e de desenvolvimento mental para, assim, viabilizar sua capacidade plena de exercício da cidadania (BRASIL, 2000). Em outras palavras, o ensino das Ciências da Natureza deve contribuir para a formação cidadã, por meio de uma abordagem histórica, social e cultural da atividade científica, para possibilitar a compreensão das ciências como construção humana.
Neste mundo de tão rápidas transformações e de tão evidentes contradições, estar formado para a vida significa mais do que reproduzir dados, denominar classificações ou identificar símbolos. Significa saber se informar, comunicar-se, argumentar, compreender e agir; enfrentar problemas de diferentes naturezas; participar socialmente, de forma prática e solidária; ser capaz de elaborar críticas ou propostas; e, especialmente, adquirir uma atitude de permanente aprendizado (BRASIL, 2010). Nas diretrizes e parâmetros que organizam o Ensino Médio, a Biologia, a Física, a Química e a Matemática integram uma mesma área de conhecimento que tem, em comum, a investigação da natureza e do desenvolvimento tecnológico, compartilhando linguagens para a representação e sistematização
do conhecimento de fenômenos ou processos naturais e tecnológicos. As disciplinas dessa área compõem a cultura científica e tecnológica que, como toda cultura humana, é resultado e instrumento da evolução social e econômica na atualidade e ao longo da história (BRASIL, 2010, p. 23).
O conjunto dos componentes curriculares de Biologia, Física e Química constitui a área das Ciências da Natureza do Ensino Médio, conforme determina a Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (LDB – 9.394/96), preconiza o fortalecimento das relações entre as disciplinas e a sua contextualização de forma interdisciplinar, tendo, como princípio, o estudo dos fenômenos naturais e suas tecnologias, desde aspectos mais singulares aos mais complexos.
Na Educação Básica, a área de Ciências da Natureza deve contribuir com a construção de uma base de conhecimentos contextualizada e não fragmentada, que prepare os estudantes para julgamentos, iniciativas, argumentos e proposições alternativas, bem como para o uso criterioso de diversas tecnologias. O desenvolvimento dessas práticas e a interação com as demais áreas do conhecimento favorecem discussões sobre as implicações éticas, socioculturais, políticas e econômicas de temas relacionados às Ciências da Natureza.
De acordo com os Parâmetros Curriculares Nacionais, a área
deve propiciar a construção de compreensão dinâmica da nossa vivência material, de convívio harmônico com o mundo da informação, de entendimento histórico da vida social e produtiva, de percepção evolutiva da vida, do planeta e do cosmos, enfim, um aprendizado com caráter prático e crítico e uma participação no romance da cultura científica, ingrediente essencial da aventura humana (p.7).
Ou seja, a relação com as demais áreas do conhecimento torna o aprendizado favorável à sua vivência. No entanto, os desafios, como deficiências, carências e equívocos, necessitam de um olhar convergente de toda a comunidade escolar, que deve ser previsto na formulação do Projeto político-pedagógico das escolas. Dessa forma, o estudo das Ciências da Natureza e suas Tecnologias (CNT), no Ensino Médio, objetiva consolidar, ampliar e aprofundar os conhecimentos adquiridos no Ensino Fundamental e possibilitar ao estudante o exercício da cidadania de maneira crítica e protagonista. Para isso, é necessário que o ensino seja orientado pelos princípios da formação integral, atrelado ao projeto de vida do
estudante. Nesse sentido, falar em educação integral implica o desenvolvimento humano global que articula aspectos cognitivos e socioemocionais, em consonância com os princípios da justiça, da ética e da cidadania.
Para a formação do estudante, todas as áreas do conhecimento consideram os quatro pilares da educação para o século XXI: aprender a conhecer; aprender a fazer; aprender a conviver; e aprender a ser, tornando o ensino mais próximo de suas realidades. A área de CNT, composta pelos componentes curriculares de Biologia, Física e Química, foi organizada em três unidades temáticas: Matéria e Energia; Vida e Evolução, Terra e Universo, que serão estudadas por meio de competências e habilidades específicas. No Ensino Médio, é possível unificar essas duas temáticas, de modo que os estudantes compreendam, de forma mais ampla, os processos a elas relacionados. Isso significa considerar a complexidade relativa à origem, evolução e manutenção da Vida, como também às dinâmicas das interações gravitacionais. Implica, ainda, modelos mais abrangentes ao explorar algumas aplicações das reações nucleares, a fim de explicar, por exemplo, processos estelares, datações geológicas e formação da matéria e da vida.
A contextualização do ensino e a interdisciplinaridade, segundo as Diretrizes Curriculares Nacionais para o Ensino Médio, DCNEM (BRASIL, 1998), são alguns dos princípios organizadores do currículo nessa etapa escolar (BRASIL, 1998, p. 50):
Interdisciplinaridade e contextualização formam o eixo organizador da doutrina curricular expressa na Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (1996). Elas abrigam uma visão do conhecimento e das formas de tratá-los para ensinar e para aprender que permite dar significado integrador a duas outras dimensões do currículo, de forma a evitar transformá-las em novas dualidades ou reforçar as já existentes: base nacional comum/parte diversificada, e formação geral/preparação básica para o trabalho.
Além da contextualização, uma abordagem mais completa é fundamental para o desenvolvimento das aulas de CNT, e a investigação científica, que envolve técnicas procedimentais, deve perpassar todo o Ensino Médio. Nesse processo investigativo, será necessário identificar problemas, formular hipóteses, pesquisar, argumentar, levantar dados, utilizar instrumentos de medida e realizar atividades experimentais, o que demandará linguagens específicas da área, tais como có-
digos, símbolos, nomenclaturas e gêneros textuais. Além de analisar e refletir os resultados obtidos e os reflexos causados à “casa comum”, isto é, a todo e qualquer ecossistema relacionado ao objeto de estudo, essa ação levará o estudante a reais percepções que refletirão em seu desenvolvimento pessoal e profissional, além de tornar seu aprendizado mais efetivo.
Uma compreensão atualizada do conceito de energia, dos modelos de átomo e de moléculas, por exemplo, não é algo “da Física”, pois é igualmente “da Química”, sendo também essencial à Biologia molecular, num exemplo de conceitos e modelos que transitam entre as disciplinas (BRASIL, 2002).
Sendo assim, conceitos, definições e procedimentos próprios das ciências e tecnologia são indispensáveis à compreensão da natureza como um todo, articulando importantes eixos temáticos que norteiam e ampliam o saber num exemplo de interdisciplinaridade imposta pela temática real. É importante que a área de CNT considere os aspectos regionais e a diversidade cultural de povos e comunidades tradicionais, tais como os indígenas, quilombolas e ribeirinhos, na construção e observação dos temas e fenômenos da natureza, permitindo, assim, uma proximidade fidedigna da realidade e dos costumes locais, para solução dos problemas. Esses povos contribuem com seus conhecimentos sobre a natureza, suas formas diferenciadas de organização social e relação com o ambiente e com seus modos de compreender e utilizar os conhecimentos no cotidiano. Além disso, as características das diferentes localidades determinam o tipo de recursos e processos produtivos que podem ser desenvolvidos, mediante necessidades diferenciadas de cada região. Logo, o conhecimento científico é fundamental na e para a cultura contemporânea.
Assim, a área de CNT deverá ser abordada de forma contextualizada e indissociável do mundo (natural, social e tecnológico), por meio de uma visão global do conhecimento e do trabalho colaborativo entre os componentes da área, favorecendo a compreensão e a visão do estudante sobre o conjunto de saberes ao longo da história da ciência. É importante considerar que, nesse tipo de abordagem, as discussões de problemáticas socioambientais, de conceitos da ciência e da tecnologia devem estar relacionadas ao contexto em que os estudantes estão inseridos, ou seja, utilizar elementos que sejam relevantes para a sua formação como cida-
dão cujos temas sobre implicações do desenvolvimento científico e tecnológico façam parte da atualidade.
Nesse sentido, espera-se que, ao longo do Ensino Médio, os estudos viabilizados por esta grande área do conhecimento possibilitem ao estudante o desenvolvimento da capacidade de analisar, compreender e interpretar o mundo de forma contextualizada e, sobretudo, que se reconheça e se perceba como principal agente transformador desse meio, com base nos aportes teóricos e processuais. Além disso, a expectativa é de que o estudante desenvolva maior autonomia em discussões, por meio da análise, argumentação e posição crítica em relação a temas da ciência e tecnologia, essencialmente àqueles aplicados à vida pessoal e coletiva.
A Área de Ciências da Natureza, nesse arranjo interdisciplinar, em que os componentes formam um trabalho integrado, visa a ampliar as aprendizagens do Ensino Fundamental, assim como aprofundar conceitualmente as temáticas Matéria e Energia, Vida e Evolução e Terra e Universo (BRASIL, 2018, p.534). Dessa forma, propõe-se apresentar uma visão de ensino interdisciplinar, envolvendo os componentes curriculares de Biologia, Física e Química com o objetivo de contextualizar a aprendizagem de Ciências na realidade histórica, social, ambiental e econômica dos estudantes e descrever a importância da investigação científica em seus processos e práticas.
Componente Curricular Biologia
A Biologia é um dos componentes curriculares que, juntamente com a Física e a Química, constitui a Área de Ciências da Natureza e suas Tecnologias. De forma interdisciplinar, elas apontam a investigação científica e suas tecnologias, como instrumentos imprescindíveis na metodologia da aprendizagem no Ensino Médio. Portanto, trabalhar as habilidades e competências é fundamental para o desenvolvimento integral dos estudantes, garantindo estratégias para o desenvolvimento das habilidades, de forma progressiva e ativa. Nesse sentido, o professor assume um papel fundamental no desenvolvimento não só do aspecto cognitivo, mas também no desenvolvimento de competências socioemocionais, tais como colaboração, criatividade, criticidade e comunicação. Estas são premissas para a formação do cidadão do século XXI.
Nessa linha, tornam-se determinantes a superação da mera assimilação conceitual e a adoção de práticas, pautadas na utilização de métodos de investigação e desenvolvimento científico, na busca de respostas ao desconhecido. A experimentação e observação, próprias das etapas do fazer científico, também marcam a metodologia do Componente Curricular, assim como o enfoque sistêmico e a visão da sustentabilidade da vida, característicos da identidade da SCALIFRA-ZN. Considerando as três competências específicas da Área de Ciências da Natureza a serem aprofundadas e desenvolvidas interdisciplinarmente nos componentes curriculares, propõe-se um olhar ampliado do ensino da Biologia. Assim, caberá a cada componente curricular a garantia de uma visão aberta e ampla das questões essenciais da vida humana.
Na competência 1, da área de Ciências da Natureza e Tecnologias, é exposta ao estudante a importância da utilização da tecnologia a favor da extração e utilização da Matéria e Energia. A compreensão do fluxo de materiais e da energia nos ecossistemas, como, por exemplo, o processo de produção de energia (fotossíntese), nas cadeias tróficas dos seres vivos, é fundamental para desenvolver, no estudante, a responsabilidade no contexto social e ambiental, bem como sugerir pesquisas e o desenvolvimento de aplicativos digitais, como instrumentos importantes para monitorar a extração de recursos no planeta, assim como o aumento das modificações nos ecossistemas. Dessa forma, a tecnologia muito pode contribuir com o desenvolvimento de projetos científicos e tecnológicos para controle e correção de ambientes naturais.
Na competência 2, a Biologia faz uma abordagem quanto à origem e ao processo de evolução da vida do planeta e do universo, assim como a qualidade de vida dos seres vivos e os fatos oriundos da interação desses no planeta Terra. Fomentar a pesquisa de teorias dos temas no contexto histórico, com embasamento no campo da investigação científica e tecnológica, é ferramenta favorável para trilhar novos caminhos no desenvolvimento da competência, tendo em vista que, muitas vezes, os jovens têm acesso a informações sem fundo verdadeiro, chamadas fake news. É preciso, ainda, que o professor, no desenvolvimento dessa habilidade, seja capaz de problematizar temas determinantes na formação da juventude, como a saúde pública no contexto pessoal e coletivo. Promover diálogos, para que os jovens possam se conhecer e apreciar o valor dos aspectos da saúde física e emocional, é essencial, visto que a adolescência é um período de maior vulnerabili-
dade emocional, dentre outros problemas da vida contemporânea, que leva ao consumo de drogas, álcool, tabaco e contração de infecções sexualmente transmissíveis (IST), possibilidade de gravidez precoce e suicídio. Esses são problemas ocasionados pela falta de informação e/ou cuidado, portanto, ao desenvolver no estudante o sentimento de pertencimento, de respeito e de responsabilidade, ele será protagonista de sua vida, valorizando-a, sendo capaz de promover, em seu meio, uma sociedade justa, responsável e solidária.
Ao analisar a terceira competência, percebe-se a importância da interdisciplinaridade, visto que temas como Educação Ambiental, Sustentabilidade, Bem-estar e Saúde estão alinhados ao Conhecimento Científico e Tecnológico e transitam em todas as áreas do conhecimento. Portanto, promover o debate, a investigação e a realização de experimentos para fatos e problemas elencados é fundamental para a preservação da vida na Terra e, nesse sentido, a investigação científica tem muito a contribuir para a resolução de problemas sociais, econômicos e culturais.
Componente Curricular Física
Há formas de tornar o ensino das Ciências da Natureza mais significativo, começando pelo contato com o meio onde o estudante vive, como se relaciona e como age fora da sala de aula, para concomitantemente colocar em evidência o conteúdo aprendido por meio de metodologias, como a experimentação, a demonstração científica e a explanação de eventos do cotidiano. Esses métodos fazem com que os alunos possam perceber, no dia a dia, os conceitos compartilhados pelo professor e, assim, desenvolverem as habilidades e competências necessárias para se inter-relacionarem de forma crítica e consciente no ambiente onde vivem.
A disciplina de Física está presente nas três competências previstas na BNCC, uma vez que ela é fundamental para a criação e o desenvolvimento de muitas tecnologias. Portanto, torna-se imprescindível à análise de fenômenos naturais, como o desenvolvimento da Terra e do Cosmos e de processos tecnológicos. As leis naturais que regem o universo, estudadas pela Física, passaram a ser elaboradas após o início da aplicação do método científico, desenvolvido inicialmente por Galileu Galilei, cujas etapas envolvem observação, problematização, formulação da hipótese, experimentação e elaboração da teoria, ferramentas importantes aos
estudantes para aplicação dos conhecimentos teóricos, para investigação dos fenômenos da natureza e para solução de problemas do cotidiano, com base em metodologia ativa, investigativa, contemplativa e dinâmica.
Há assuntos estudados detalhadamente apenas na Física, como o comportamento e a evolução do Cosmos (astronomia), a interação de partículas elementares para a formação dos átomos (quântica), viagens no espaço-tempo (relatividade), etc. Contudo, pela vasta gama de assuntos na disciplina, não é difícil trabalhar de forma interdisciplinar com outros componentes curriculares. Por exemplo, em parceria com a Química, é possível avaliar processos de transformação de energia térmica (termodinâmica), geração de energia elétrica (eletricidade), modelos atômicos, entre outros. Com a Biologia, há a possibilidade de um trabalho interdisciplinar a partir do estudo sobre os sentidos da visão (óptica) e audição (acústica), sistema circulatório (hidrodinâmica) e tantos outros.
A Física é capaz de dialogar com os componentes curriculares das demais áreas do conhecimento, como, por exemplo, com a Geografia, onde é possível estudar a formação de tornados, precipitação da chuva, movimento de placas tectônicas. Na Educação Física, pode-se analisar a trajetória de uma bola arremessada, a melhor forma de se lançar um dardo, como provocar uma “bola curva”. Com as Artes, pode-se tratar de música, cores e dança. Em História, é possível fazer uma análise política do contexto histórico das épocas de elaboração de leis científicas. Na Matemática, utilizada para o estudo da Física, a análise de gráficos, operações simples e outras complexas. Na Língua Portuguesa, pode-se trabalhar com a interpretação de textos científicos, com o correto uso de nomenclaturas específicas da Física, atividade importante para a compreensão geral de contextos e situações.
Componente Curricular Química
A Química, como Componente Curricular da Área de Ciências da Natureza, tem a função de desenvolver e aprofundar as competências próprias da área. Assim, na competência específica 1, o estudante poderá agir de maneira reflexiva e consciente quanto ao uso dos recursos naturais e seu consumo. Podem ser trabalhadas as transformações químicas sob o ponto de vista teórico e prático, as leis ponderais, cálculos estequiométricos e aplicação do conhecimento sobre as propriedades específicas da matéria em diversos contextos. Também pode ser abordada a evolução dos modelos atômicos, a radioatividade, termoquímica, equilíbrio químico e eletroquímico.
Por meio do desenvolvimento da competência específica 2, o estudante é desafiado a compreender as Ciências da Natureza como um empreendimento humano em constante construção, podendo sofrer mudanças ao longo do tempo; reconhecer a relevância dos experimentos e da interpretação de dados na construção de conceitos de cujo processo a tecnologia é resultado. Para o desenvolvimento dessa competência, pode ser trabalhada a evolução dos modelos explicativos da matéria, métodos de determinação das propriedades físicas e químicas de corpos celestes, ligações químicas, fluxo de matéria e energia no universo, ciclos biogeoquímicos, substâncias orgânicas, interações intermoleculares e cinéticas, entre outros.
Pretende-se desenvolver a competência específica 3 por meio de uma abordagem interdisciplinar, em que o estudante poderá utilizar tecnologias de informação para resolver situações-problema, comunicando-se com os pares por meio de argumentos, análises e opiniões críticas. A Química contribui para o desenvolvimento dessa competência ao fazer uma abordagem de natureza investigativa, explorando reações químicas, cinética, equilíbrio químico, estudo de substâncias químicas presentes no dia a dia (como amônia, detergentes, ligas metálicas), aquecimento global, química verde, química nuclear, separação de misturas, tratamento de água e esgoto.
A Química, como componente curricular, tem um papel fundamental na formação integral dos estudantes, pois reflete diretamente no seu cotidiano e, sobretudo, na forma interdisciplinar como dialoga com os demais componentes da área, como a Física e a História, no estudo de modelos atômicos, o que perpassa o contexto histórico, quando aborda as propriedades dos raios X e as emissões radioativas, assim como a descoberta das partículas subatômicas e da eletricidade. Já na orgânica, a Química dialoga de forma pontual com os processos biológicos, quando se estuda a absorção do álcool no corpo humano, o metabolismo e a eliminação das drogas. No contexto histórico dos explosivos, por exemplo, sobretudo no que tange às guerras, trabalham-se as funções nitrogenadas, dentre outros temas.
Os conceitos atrelados ao meio ambiente, presentes na Química, são explorados quando se buscam ações efetivas e estratégias para o uso consciente e sustentável dos recursos naturais, quando se estudam os problemas relacionados à água, recursos naturais energéticos (carvão e petróleo), recursos renováveis e não renováveis, assim como a avaliação dos impactos gerados pelas emissões
de gases, mudanças climáticas, lixo eletrônico atrelado às Leis ambientais, entre outros, que dialogam diretamente com os componentes curriculares de Biologia, Geografia e Sociologia.
Essa nova configuração, somada às metodologias próprias de cada componente curricular, possibilita a criação de espaços que fomentam o pensamento crítico, embasados em observações, formulações de hipóteses, diálogos, argumentações e análise de dados científicos, proporcionando aos estudantes a capacidade de explorar as várias faces de um saber complexo.
3. Competências Específicas
Competência Específica 1
Nessa competência específica, os fenômenos naturais e os processos tecnológicos são analisados sob a perspectiva das relações entre matéria e energia, possibilitando, por exemplo, a avaliação de potencialidades e de limites e riscos do uso de diferentes materiais e/ou tecnologias, para tomar decisões responsáveis e consistentes diante dos diversos desafios contemporâneos. Dessa maneira, podem mobilizar estudos referentes à estrutura da matéria, transformações químicas, leis ponderais, cálculo estequiométrico, princípios da conservação da energia e da quantidade de movimento, ciclo da água, leis da termodinâmica, cinética e equilíbrio químico, fusão e fissão nucleares, espectro eletromagnético, efeitos biológicos das radiações ionizantes, mutação, poluição, ciclos biogeoquímicos, desmatamento, camada de ozônio e efeito estufa, entre outros.
A interdisciplinaridade pode ser entendida como o “intercâmbio mútuo e integração recíproca entre várias ciências, é uma interação entre as ciências, que deveria conduzir à transdisciplinaridade, concepção que se traduz em não haver mais fronteiras entre as disciplinas” (PIAGET, 1981). Os atuais profissionais da educação, ao optarem por agir agora, evitam uma postura de complacência com o ritmo lento das transformações que se fazem imperativas cujo caminho alternativo é a transdisciplinaridade (ROCHA FILHO et al. 2015). Por meio dela, superam-se as próprias limitações, preconceitos e complexos, instituindo uma educação científica útil, muito diferente da que vem sendo realizada hoje. Isso significa estritamente abandonar o individualismo para o qual fomos treinados, adotando uma atitude humilde, participativa e integradora em relação à ação pedagógica.
É necessário trabalhar pela eliminação da fragmentação do conhecimento, uma vez que a transdisciplinaridade “repousa sobre uma atitude aberta, de respeito mútuo e humildade em relação a mitos, religiões, sistemas de explicações e conhecimento, rejeitando qualquer tipo de arrogância ou prepotência” (D’AMBRÓSIO, 1997, p. 9), isto é, o que inicia por uma mudança pessoal envolve a integração dos aspectos ocultos aos manifestos do próprio ser (ROCHA FILHO et al. 2015, p. 35). Segundo Severino (2001, p. 41), “o sentido do interdisciplinar precisa ser redimensionado quando se trata do saber teórico, ele precisa ser construído quando se trata do fazer prático”. As disciplinas devem ser cada vez mais aprofundadas e qualificadas, pois a especialização também está relacionada à complexidade das interações naturais entre os seres e agentes físicos do universo (FLORES; OLIVEIRA, 2017, p.10). O próprio termo “transdisciplinaridade” carrega em seu prefixo a necessidade de avançar, ir além, juntamente com a disciplinaridade que remete à importância do aprofundamento em cada uma das disciplinas, dada a sua importância.
Desse modo, as estratégias e alternativas inter e transdisciplinares, para desenvolverem a referida competência, em se tratando das relações existentes entre matéria e energia, devem estar voltadas à formação do sujeito, possibilitando, assim, que o estudante reflita sobre o modo como percebe as relações entre sociedade e natureza e, sobretudo, reconheça como o sujeito é ecológico e transformador dos sistemas sociais, culturais e ambientais. É preciso que, de maneira intrínseca, haja a contribuição dos saberes, valores e experiências dos professores e estudantes,
a fim de aprimorar os conhecimentos científicos e, em especial, reconhecer a necessidade do despertar ecológico, individual e coletivo. A qualidade de vida e o bem-estar das atuais e futuras gerações dependem da constituição desses indivíduos, os verdadeiros agentes de transformação socioambiental, e sua formação deve considerar a complexidade do conhecimento de cada disciplina.
Não há dúvida de que a complexidade se manifesta nas várias áreas de conhecimento, configurando novas fronteiras para estudo e compreensão sobre a natureza e a sociedade, a respeito do ser humano em suas manifestações exteriores e interiores, as quais apresentam uma infinidade de questões a serem identificadas e desvendadas (FLORES; OLIVEIRA, 2017, p.18). Destaca-se aqui a necessidade de incentivo à pesquisa referente às demandas energéticas para a manutenção da vida, estabelecendo as relações existentes entre matéria e energia, “observando os diferentes contextos sociais de procedência dos estudantes e as vias ou estratégias que possam ser utilizadas para interrogá-los, estabelecer relações e propor novas perguntas” (HERNÁNDEZ, 1998, p. 56). É preciso dar voz à complexidade dos objetos de conhecimento, uma vez que esta mobiliza os sujeitos a questionar, investigar e buscar os diferentes entendimentos viabilizados por essa perspectiva cuja diversidade auxilia na compreensão da variedade de iniciativas docentes em sala de aula (ROQUE; MORAES, 2007).
Competência 1: Analisar fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas relações entre matéria e energia, para propor ações individuais e coletivas que aperfeiçoem processos produtivos, minimizem impactos socioambientais e melhorem as condições de vida em âmbito local, regional e/ou global.
EXPECTATIVAS DE APRENDIZAGEM
HABILIDADES
OBJETOS DE CONHECIMENTO
UNIDADE TEMÁTICA Explicar a importância da fotossíntese na manutenção do fluxo de energia e de matéria ao longo das cadeias tróficas, utilizando modelos e esquemas. Identificar as transformações de energia, envolvidas em situações cotidianas. Analisar aspectos do movimento de elé trons, de forma expositiva e experimen - tal, tais como tipos de eletrização e força elétrica. Categorizar os diferentes ecossistemas e sistemas biológicos de modo a constatar a necessidade dos fluxos de energia para a manutenção da vida. Analisar aspectos do movimento de veí - culos, reais ou experimentais, tais como velocidade, distância, tempo, energia e quantidade de movimento. Estabelecer conceitos da Biologia com os de outras ciências, como os conheci - mentos físicos e químicos, para entender processos como os referentes à origem e à evolução da vida e do universo ou o fluxo da energia nos sistemas biológicos; os conhecimentos geográficos e históri - cos para compreender a preservação ou a destruição dos ambientes naturais e para compreender a produção do próprio conhecimento biológico.
(EM13CNT101) Analisar e repre sentar as transformações e a conservação em sistemas com quantidade de matéria, de energia e de movimento, para realizar previsões em situações cotidianas e processos produtivos que prio rizem o uso racional dos recursos naturais.
Biologia Ecologia • Bioquímica e Metabolismo energético • Física Mecânica (cinemática e dinâmica); Termologia; Óptica geométrica; Ondulatória (movimentos oscilatórios e acústicos); Eletricidade (eletrostá - tica e eletrodinâmica); Eletromagnetismo e Física moderna Química Transformações físicas e químicas; Propriedades • físicas dos materiais; Conceitos e representação das reações químicas; Leis ponderais; Quantidade de matéria e suas relações (massa atômica, massa molar, mol, constante de Avogadro); Constituição da matéria; Simbologia do átomo; Estequiometria; Fluxo de energia e de matéria no ecossistema; Sis - temas abertos e fechados; Termoquímica; Entalpia; Combustíveis: tipos, consumo, recursos e meios alternativos; Propriedades da matéria (solubili - dade e concentração); Substâncias e misturas, processos de separação; Histórico da química, abrangendo a alquimia, filósofos da natureza e cientistas contemporâneos; Teoria da repulsão dos pares de elétrons e geometria molecular; Polaridade das ligações covalentes; Polaridade das moléculas; Interações intermoleculares nas propriedades físicas; Nanotecnologia
MATÉRIA E ENERGIA
EXPECTATIVAS DE APRENDIZAGEM
HABILIDADES
OBJETOS DE CONHECIMENTO Diferenciar os conceitos de calor e tem peratura e aplicá-los para analisar o fun cionamento de um calorímetro e realizar cálculos de calor de combustão. Construir protótipos de sistemas térmi - cos, com base na sustentabilidade e no apoio de tecnologias digitais, aplicando os conhecimentos da termodinâmica. Identificar e reconhecer, por meio das re - lações existentes nos diferentes ecossis temas, a importância da composição na - tural dos sistemas e do desenvolvimento tecnológico aliado à sustentabilidade.
(EM13CNT102) Realizar previ sões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à susten - tabilidade, com base na análise dos efeitos das variáveis termo dinâmicas e da composição dos sistemas naturais e tecnológicos.
Biologia Efeito estufa; Aquecimento global; Ecologia de • ecossistemas, comunidades e populações; Meio ambiente e sustentabilidade Física Pressão em fluidos; Termofísica; Escalas de tem • peratura; Termômetros; Dilatação linear, super ficial e volumétrica; Calor específico e latente; Mudanças de estado físico; Termodinâmica; Leis da termodinâmica; Transformações gasosas; Transformações cíclicas e o ciclo de Carnot; Má quinas térmicas e frigoríficas; Hidrostática; Ter - mologia; Energia Interna e Temperatura; Equilíbrio Térmico; Dilatação; Calor; Leis da Termodinâmica; Máquinas térmicas Química Estudo dos gases - equação, leis e gases ideais; • Termoquímica - entalpia das reações químicas, composição, variáveis que influenciam cálculo e balanço energético, variação de energia; Pro - priedades coligativas - diagramas de fases dos diferentes estados da matéria
UNIDADE TEMÁTICA MATÉRIA E ENERGIA
EXPECTATIVAS DE APRENDIZAGEM
HABILIDADES
OBJETOS DE CONHECIMENTO Identificar os potenciais benefícios e prejuízos do uso da radiação para as diferentes populações. Reconhecer os impactos fisiológicos da radiação nos indivíduos humanos. Identificar a percepção de estímulos pelo corpo humano, por meio dos diferentes sentidos e sistemas humanos. Compreender os princípios genéticos e evolutivos das espécies. Perceber a importância das mutações não artificiais (naturais) para manuten ção da vida e variabilidade genética. Entender a estrutura atômica e as con dições para existência dos elementos químicos na origem do universo. Analisar e discutir os experimentos que levaram ao modelo nuclear do átomo e à compreensão dos estados energéticos. Analisar e comparar a energia nuclear com as demais energias, avaliando van tagens e desvantagens. Analisar e contextualizar a cinética de alfa e o tempo de meia vida. partículas Discutir sobre a importância da radioati vidade na medicina.
(EM13CNT103) Utilizar o conheci - mento sobre as radiações e suas origens para avaliar as potenciali dades e os riscos de sua aplicação em equipamentos de uso coti - diano, na saúde, na indústria e na geração de energia elétrica.
Biologia Consequências e benefícios do uso da radiação; • Consequências biológicas das radiações ionizantes; Mutações; Anatomia e fisiologia humana; Ecolo - gia, genética, evolução e saúde pública; Poluição ambiental (do ar, da água, sonora, visual, radioa - tiva, etc.); Reciclagem; Pensamento evolucionista, Lamarck, Darwin, evidências da evolução biológica Física Transmissão de calor, condução térmica, Fluxo, • Convecção térmica, irradiação térmica; Máquinas simples, Alavancas, Luz e lentes esféricas; Energia interna de um sistema; Ondas e sua caracteriza - ção; Reflexão e Refração de ondas; Interferência e Difração, Som, Efeito Doppler, Mecânica (cinemá tica e dinâmica); Termologia; Óptica geométrica; Ondulatória (movimentos oscilatórios e acústicos); Eletricidade (eletrostática e eletrodinâmica); Ele tromagnetismo e Física moderna Química Estrutura do átomo; Fissão e fusão; Elementos • radioativos - tabela periódica; Radiações ionizan - tes e não ionizantes; Equipamentos de produção e emissão de radiação e suas implicações; Cinética química, concentração e velocidade de reação, catalisadores, conservação de alimentos, degra - dação; Radioatividade, usinas nucleares e bombas atômicas; Radioatividade (as emissões nucleares, gama , leis das emissões radioativas, alfa, beta e estabilidade nuclear, fissão e fusão nucleares e aplicações das radiações no dia a dia)
UNIDADE TEMÁTICA MATÉRIA E ENERGIA
EXPECTATIVAS DE APRENDIZAGEM
HABILIDADES
OBJETOS DE CONHECIMENTO
UNIDADE TEMÁTICA Caracterizar uma onda (comprimento de onda, frequência e amplitude) e relacionar essas características aos efeitos dos diferen tes tipos de emissões radioativas sobre os seres vivos. Distinguir práticas sustentáveis de práticas prejudiciais à qualidade dos ecossistemas. Compreender o significado da sustentabili - dade para garantia da qualidade de vida e da saúde das populações. Identificar os potenciais fatores de desequilí - brio ambiental, viabilizadores do surgimento de epidemias e pandemias. Identificar causas e consequências do des carte incorreto de efluentes e de acidentes ambientais e relacioná-las às propriedades dos poluentes liberados em cada caso. Entender o comportamento do campo magnético em fios condutores, em espiras e solenoides. Calcular o campo magnético. Reconhecer a origem e a função do campo magnético da Terra. Identificar benefícios e impactos na qualida de de vida e no ambiente da aplicação de di ferentes materiais, como solventes, combus tíveis, compostos minerais e radioativos, com base em suas propriedades físico-químicas e em seus níveis de toxicidade. Propor ações para incentivar o descarte ade quado de materiais e substâncias químicas para amenizar a poluição do solo, da água e do ar. Relacionar a sustentabilidade ao descarte de materiais radioativos e tóxicos ao meio ambiente.
(EM13CNT104) Avaliar potenciais prejuízos de diferentes materiais e produtos à saúde e ao ambiente, considerar sua composição, toxici dade e reatividade, como também o nível de exposição a eles, posicio - nando-se criticamente em prol de soluções individuais e/ou coletivas para o uso adequado desses mate riais e produtos.
Biologia Descarte e tratamento de resíduos; Bioacu • mulação e biomagnificação trófica; Ecologia: sistemas ecológicos, saúde e meio ambiente; Genética, evolução, meio ambiente e saúde pública; Sistemas integradores: fisiologia humana Física Tipos de ondas; Eletromagnetismo; Efeito fo • toelétrico; Dualidade onda-partícula; Modelo atômico de Bohr; Radioatividade: fissão e fusão nuclear; Vantagens e desvantagens do uso de energia nuclear; Efeito estufa e aque cimento global; Desmatamento e poluição; (F2) Dilatação térmica de sólidos e líquidos Química Toxicidade e reatividade de substâncias • químicas; Poluição em água e solo; Proprie dades periódicas aplicados no contexto ambiental; Descarte e tratamento inadequa do; Ligações e interações químicas; Geome ; tria molecular; Radioatividade e raios gama Noções básicas de laboratório; Polaridade das moléculas; Propriedades dos compos - tos inorgânicos e nomenclatura; Processos oxidativos; Eletroquímica - celas galvânicas, pilhas e baterias; Compostos inorgânicos, ácidos, bases, óxidos e sais, escala de pH, neutralização; Soluções; Aplicações, solu - ções e problemas por elementos químicos prejudiciais à saúde e também por substân cias químicas (funções orgânicas, inorgâni cas e elementos químicos)
MATÉRIA E ENERGIA
EXPECTATIVAS DE APRENDIZAGEM
HABILIDADES
OBJETOS DE CONHECIMENTO Contextualizar sobre os impactos ambientais na utilização de fertilizantes e agrotóxicos. Identificar produtos transgênicos, analisando sua importância econômica e os impactos ao meio ambiente e à saúde.
(EM13CNT105) Ana - lisar a ciclagem de elementos químicos no solo, na água, na atmosfera e nos Construir modelos didáticos para observação, identificação e compreensão dos ciclos de ma téria e energia para manutenção da vida. Relacionar os ciclos de matéria e energia com o metabolismo dos seres vivos.
seres vivos e inter - pretar os efeitos de fenômenos naturais e da interferência humana sobre esses Compreender o funcionamento dos seres vivos, sua constituição e metabolismo celular. Identificar, por meio de modelos didáticos e experimentações, fenômenos como refração, reflexão, propagação de calor por condução, convecção e irradiação. Compreender a importância do efeito estufa para a existência da vida terrestre e dos pre juízos causados pelo aquecimento global por meio da construção de modelos didáticos.
ciclos, para promo - ver ações individuais e/ou coletivas que minimizem conse - quências nocivas à vida.
Biologia Ciclos biogeoquímicos; Poluição do solo, do ar e da • água; Camada de ozônio; Biologia celular e metabolis mo; Ecologia; Ciclos da matéria Física Eletromagnetismo; Princípios da Óptica Geométrica; • Mecânica (cinemática e dinâmica); Termologia; Propa gação do calor por condução, por convecção térmica (brisas marítimas e terrestres) e por irradiação; Hidro dinâmica; Efeito estufa e aquecimento global; Des - matamento, poluição e o aquecimento global; Óptica geométrica; Ondulatória (movimentos oscilatórios e acústica) Química Ciclo Biogeoquímico - carbono, nitrogênio, oxigênio e • fósforo; Agentes poluidores da água, ar e solo; Camada de ozônio; Chuva ácida; Descarte inadequado de resí - duos sólidos; Parâmetros de qualidade da água, ar e solo; Petróleo; Equilíbrio químico; Utilização de agrotó xicos, impactos ambientais ao solo e à saúde
UNIDADE TEMÁTICA MATÉRIA E ENERGIA
EXPECTATIVAS DE APRENDIZAGEM
HABILIDADES
OBJETOS DE CONHECIMENTO Descrever os processos envolvidos no fun cionamento dos diferentes tipos de usinas de geração de eletricidade. Analisar o uso de processos e materiais alternativos e sustentáveis para a geração e armazenamento de energia elétrica. Comparar a eficiência energética e a emissão de poluentes em reações envolvidas no fun cionamento de usinas de produção de energia elétrica. Aplicar relações entre grandezas, tais como: corrente elétrica; resistência; diferença de potencial; potência em situações-problema, envolvendo processos de geração e consumo da energia elétrica. Aplicar modelos de ligação química para expli - car diferenças na condutibilidade elétrica dos materiais. Identificar agentes de desequilíbrio ambiental de acordo com as características físicas, quími cas e biológicas dos ecossistemas. Distinguir as vantagens e desvantagens das ações humanas voltadas à geração de energia. Desconstruir pré-conceitos. Construir/elaborar argumentos fundamenta - dos a respeito da necessidade do desenvolvi mento da consciência ambiental, individual e coletiva. Sensibilizar-se perante as alterações ambien - tais e as consequências para todas as formas de manifestação da vida.
(EM13CNT106) Avaliar tecnologias e possíveis soluções para as de - mandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, consi derando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as ca racterísticas geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais.
Biologia Eficiência energética e impacto ambiental na • construção de usinas de geração elétrica; For - mas sustentáveis de obtenção e armazenamen to de energia elétrica; Consumo consciente de energia elétrica; (B2) Ecologia - biosfera e ação humana: agentes de desequilíbrio ambiental; Ecologia de comunidades e populações; Biogeo grafia Física Capacitância; Corrente elétrica; Resistência • elétrica; Lei de Ohm; Circuitos elétricos e ins - trumentos de medidas elétricas; Associação de resistores; Associação de capacitores; Potencial elétrico, diferença de potencial e tensão elé - trica; O átomo e sua estrutura; Carga elétrica e sua quantização; Processos de transferência de carga; Fontes alternativas de energia (Ener - gias renováveis); Geração e transformação de energia; Radioatividade: fissão e fusão nuclear; Vantagens e desvantagens do uso de energia nuclear; Dilatação térmica de sólidos e líquidos; Efeito estufa e aquecimento global; Desmata mento, poluição e o aquecimento global Química Matriz energética - consumo, impacto e fontes • alternativas; Cinética química - energia de ativa ção, teorias e fatores que afetam a velocidade; Termoquímica - entalpia, reações exotérmicas e endotérmicas; Gases poluentes e sua produção de energia (SO2, SO3, CH4, entre outros)
UNIDADE TEMÁTICA MATÉRIA E ENERGIA
Competência Específica 2
Ao reconhecerem que os processos de transformação e evolução permeiam a natureza, das moléculas às estrelas em diferentes escalas de tempo, os estudantes têm a oportunidade de elaborar reflexões que situem a humanidade e o planeta Terra na história do Universo, bem como inteirar-se da evolução histórica dos conceitos e das diferentes interpretações e controvérsias envolvidas nessa construção.
Da mesma forma, entender a vida em sua diversidade permite aos estudantes atribuir importância à natureza e a seus recursos, reconhecendo a imprevisibilidade de fenômenos e os limites das explicações e do próprio conhecimento científico. Para isso, nessa competência específica, podem ser mobilizados conhecimentos relacionados à origem da vida; evolução biológica; registro fóssil; exobiologia; biodiversidade; origem e extinção de espécies; políticas ambientais; biomoléculas; organização celular; órgãos e sistemas; organismos; populações; ecossistemas; cadeias alimentares; respiração celular; fotossíntese; reprodução e hereditariedade; genética mendeliana; processos epidemiológicos; espectro eletromagnético; modelos cosmológicos; astronomia; gravitação; mecânica newtoniana; previsão do tempo, entre outros.
O fazer pedagógico deve conduzir à percepção de uma relação estreita entre os conceitos de metadisciplinaridade e transdisciplinaridade, na perspectiva da complexidade, que parecem potencializadores de um ensino de ciências mais crítico e reflexivo (WATENABE; HARRES, 2017). Uma primeira aproximação dessa relação leva à função da escola, enquanto espaço de formação de indivíduos conscientes quanto às transformações em uma sociedade de risco (BECK, 2010). A partir disso, a escola deve ter, como um de seus princípios, o incentivo à participação efetiva dos cidadãos na sociedade, de modo a compartilhar problemas e soluções
que envolvam o coletivo, baseadas numa visão complexa de mundo e, para isso, os alunos necessitam de autonomia e consciência individual e coletiva sobre a dinâmica da vida.
Deve-se estimular, portanto, a elaboração e fundamentação de argumentos por meio da pesquisa científica, fomentando debates e tomadas de decisão nas mais diversas situações a que possam estar submetidos. A formação e constituição dos sujeitos devem passar pelo reconhecimento das diversas manifestações de vida, mediante o desenvolvimento da tolerância, respeito, empatia e fraternidade. As estratégias inter e transdisciplinares devem estar voltadas a ações planejadas pelo professor, com o intuito de mediar, adequadamente, a relação do estudante com o saber e, assim, facilitar sua aprendizagem, incluindo elementos integrantes e indissociáveis da disciplina (SUANNO 2015). Cada indivíduo se apresenta, em relação ao outro, com tudo o que possui e com tudo o que é seu, de forma significativa, por meio do entendimento de que cada pessoa, em um ambiente de aprendizagem, contribui, expressivamente, para a construção do conhecimento.
Segundo Suanno (2015), há uma atenção especial para a construção de conceitos reais e contextualizados no cotidiano dos estudantes, quando os professores contribuem para o desenvolvimento de valores como a tolerância, paciência, diálogo e a correção afetiva e amigável nas relações interpessoais. Como afirma González Pecotche (2013), “paciência, gentileza e tolerância são as manifestações de uma ética superior” (p.160).
Reforça-se que, além do incentivo ao desenvolvimento de valores inerentes à formação do sujeito, a prática docente deve estar aliada a perspectivas interdisciplinares relevantes, a fim de fundamentar a organização e a operacionalização de pesquisas científicas, abrindo a possibilidade de múltiplas interpretações. A abordagem interdisciplinar não anula a importância da disciplinaridade do conhecimento e convém não esquecer que, para que haja interdisciplinaridade, é preciso que haja conteúdos em forma de disciplinas (AUGUSTO et al, 2004, p. 279). As propostas interdisciplinares surgem e se desenvolvem nesse apoio, visto que a própria riqueza interdisciplinar depende do grau de desenvolvimento atingido pelas disciplinas e estas, por sua vez, inter-relacionadas, são afetadas positivamente pelos seus contatos e colaborações (SANTOMÉ, 1998, p.61).
Em síntese, a construção de uma proposta didática de seguimento não linear considera o estudo por meio de processo metacognitivo, em que a investigação do aluno ocorre de forma espiral, isto é, quando delimita a questão que irá investigar, quando discute estratégias, quando toma consciência de suas concepções sobre o tema, quando comenta e comprova suas respostas ao problema, quando considera argumentos contra e a favor e quando analisa os caminhos trilhados e as trocas de ideias efetivadas, entre outros (WATANABE; HARRES, 2017).
Competência 2: Construir e utilizar interpretações sobre a dinâmica da Vida, da Terra e do Cosmos para elaborar argumentos, realizar previsões sobre o funcionamento e a evolução dos seres vivos e do Universo, com base em decisões éticas e responsáveis.
EXPECTATIVAS DE APRENDIZAGEM
HABILIDADES
OBJETOS DE CONHECIMENTO
UNIDADE TEMÁTICA Reconhecer a importância dos experimentos históricos de Redi, Pasteur, Miller e Urey na refutação da Abiogênese e na elaboração de explicações para a origem da vida, analisando os contextos históricos em que ocorreram. Explicar as evidências e argumentos usados por Galileu a favor do heliocentrismo (noção de inércia e observações ao telescópio da aparên - cia da Lua, fases do planeta - Vênus e satélites de Júpiter). Reconhecer que os seres vivos são formados por substâncias químicas semelhantes, que apresentam proporções variadas, em diferentes espécies, acarretando características peculiares a cada uma, revelando um grau de organização que os diferenciam da matéria bruta. Identificar as diferenças entre as teorias existentes sobre a origem da vida, argumentar sobre as hipóteses propostas e fundamentar as próprias conclusões. Reconhecer a importância das teorias de surgi mento da vida para compreensão da manuten - ção das condições de existência e evolução das espécies. Identificar as contribuições dos principais mode los atômicos propostos para a elaboração do modelo de Bohr. Compreender os mecanismos do método científico por meio da utilização de técnicas de laboratório e experimentação. Compreender e avaliar a historicidade dos elementos químicos, interpretando a classifica ção de cada grupo no posicionamento da tabela periódica.
(EM13CNT201) Analisar e utilizar modelos científicos, propostos em diferentes épocas e culturas, para avaliar distintas explicações sobre o surgimento e a evolução da Vida, da Terra e do Universo.
Biologia Fundamentos do pensamento Científico; • História da Ciência; Teorias sobre a origem da vida - Biogênese e Abiogênese (cria cionismo, Oparin e Haldane, Miller e Urey, hipótese heterotrófica e autotrófica, Pans permia); Evolução dos seres vivos; Origem da Vida; Evolução biológica; Registro fóssil; Biodiversidade; Origem e extinção de espé cies; Políticas ambientais; Organização celu lar; Reprodução e hereditariedade; Genética mendeliana; Evolução biológica, genética e diversidade: origem da vida e adaptação; Diversidade da vida Física Leis de Newton; Leis de Kepler; Lei da Gravi • tação Universal; História e evolução da ciên Técnicas ; Fontes de divulgação científica; cia de laboratório e experimentação Química História e Filosofia da Ciência - aspectos de • Natureza da Ciência; Evolução dos modelos atômicos; Ligação e interação química; Teo rias relacionadas à vida; História da química e sua evolução; Evolução de medicamentos e saneantes; Origem e evolução do átomo e dos elementos químicos; Tabela periódica e suas propriedades; Leis ponderais; Compos tos orgânicos
ORIGEM DA VIDA TERRA E UNIVERSO
EXPECTATIVAS DE APRENDIZAGEM
HABILIDADES
OBJETOS DE CONHECIMENTO Adquirir uma compreensão do mundo da qual a Química é parte integrante por meio dos problemas que ela consegue resolver e dos fenômenos que podem ser descritos por seus conceitos e modelos. Caracterizar os sistemas em equilíbrio químico (como aqueles em que ocorrem processos reversíveis e em que coexistem todas as espécies químicas) e as variáveis que interferem nesse processo (como a va riação da concentração e da temperatura). Compreender os princípios básicos da hereditariedade e das Leis de Mendel e a
(EM13CNT202) Interpretar formas de manifestação da vida, considerando seus dife rentes níveis de organização (da composição molecular à biosfera), bem como as con dições ambientais favoráveis e os fatores limitantes a elas, tanto na Terra quanto em outros planetas.
Biologia Composição e organização dos seres vivos (Subs • tâncias Orgânicas e Inorgânicas); Teoria Celular; Divisão celular (mitose e meiose); Fundamentos de ecologia; Pirâmides ecológicas; Reprodução Asse xuada e sexuada; Variações da quantidade de DNA durante o ciclo celular; Bioquímica: aminoácidos, proteínas, enzimas, estrutura do DNA e RNA; Siste ma nervoso e sistema reprodutor; Gametogênese, mitose, meiose e embriologia; Genética básica: princípios da hereditariedade; Ecologia; (B3)Mundo , a nimália , plantae vivo: monera, protista, fungi Física transmissão de genes de geração a geração, em todos os seres vivos. Identificar aspectos ambientais limitantes da manifestação da vida, bem como as rela ções existentes nos ecossistemas que ga - rantem a qualidade de vida dos ambientes. Compreender de onde viemos, do que somos formados para termos condições de intervir no processo de construção dos indivíduos, enquanto formadores das popu lações e comunidades ecossistêmicas. Compreender a evolução histórica do conhecimento biotecnológico aplicado à melhoria da qualidade de vida da população e à solução de problemas socioambientais. Compreender a formação de moléculas e regras para a realização de ligações quími cas e interações intermoleculares. Analisar a importância das propriedades das ligações na constituição de substâncias simples e complexas importantes para a existência da vida.
Leis de Kepler; Lei da Gravitação Universal; Movi • mentos orbitais; Termofísica; Termodinâmica; Leis da termodinâmica; Transformações gasosas; Con servação de energia; Energia mecânica; Sistemas dissipativos; Transformações de energia Química Ligações químicas e interações entre partículas; • equilíbrio químico; composição, dinâmica e evolu ção da atmosfera terrestre; Interações intermo - leculares e Geometria molecular; Cálculos este quiométricos, etapas de transformações químicas; Equação global das reações químicas, pureza do material, rendimento da reação, aspectos da rea ção de combustão, reagente limitante e reagente em excesso
UNIDADE TEMÁTICA TERRA E UNIVERSO
EXPECTATIVAS DE APRENDIZAGEM
HABILIDADES
OBJETOS DE CONHECIMENTO
UNIDADE TEMÁTICA Construir conceitos de saúde pública, saúde individual, saúde coletiva, levando em conta os condicionantes biológicos, como sexo, idade, fatores genéticos, e os condicionantes sociais, econômicos, ambientais e culturais. Compreender, a partir da construção de modelos didáticos e observação de sistemas ambientais, os fluxos de matéria e energia intrínsecos à vida. Identificar os fatores bióticos e abióticos que constituem os ecossistemas e as relações existentes entre estes. Analisar as interações estabelecidas entre os diferentes organismos e destes com o am - biente, relacionando-as com a estabilidade do ecossistema, com vistas à necessidade de sua preservação/conservação. Compreender os mecanismos da visão hu - mana do ponto de vista físico, considerando o papel de cada elemento do olho, como parte de um sistema refrativo que funciona de maneira integrada, e as consequências na formação da imagem, de defeitos em cada um desses elementos e respectivas correções.
(EM13CNT203) Avaliar e prever efeitos de inter - venção nos ecossistemas, nos seres vivos e no corpo humano, interpretando os mecanismos de manu - tenção da vida, com base nos ciclos da matéria e nas transformações e transfe rências de energia.
Biologia Introdução à Ecologia; Unidades de conservação; • fluxo de matéria e de energia nos ecossistemas; Ra - diações e seus efeitos em seres vivos; Metabolismo energético; Fotossíntese e quimiossíntese; Sistemas integradores: fisiologia humana; Ecologia, meio ambiente e saúde pública; Ecologia - Biosfera e ação humana: agentes de desequilíbrio ambiental; Ecologia de comunidades e populações; Fluxo energético da matéria; Evolução biológica, genética e diversidade: origem da vida e adaptação; Mundo vivo: reinos Física Pressão em sólidos; Pressão em fluidos; Teorema de • Stevin; Princípio de Pascal; Teorema de Arquimedes; Termofísica; Escalas de temperatura; Termômetros; Dilatações linear, superficial e volumétrica; Transmis - são de calor (condução, convecção, irradiação); Calor específico e latente; Mudanças de estado físico; Ter - modinâmica; Leis da termodinâmica; Transformações gasosas; Transformações cíclicas e o ciclo de Carnot; Máquinas térmicas e frigoríficas Química Soluções e relações de concentração; termoquímica; • descarte inadequado de resíduos; Ciclos biogeoquími cos; tipos de radiação e suas implicações na vida
TERRA E UNIVERSO
EXPECTATIVAS DE APRENDIZAGEM
HABILIDADES
OBJETOS DE CONHECIMENTO Identificar o movimento de constante evolu ção e sofisticação científica, avaliando suas implicações nos diversos setores da vida social e no âmbito da natureza. Relacionar a constituição da atmosfera ter - restre primitiva aos componentes essenciais para o surgimento da vida. Explicar o movimento dos planetas com base na lei da gravitação, enunciando as leis de Kepler. Reconhecer as leis da dinâmica aplicadas na descrição do movimento dos objetos sob a ação da gravidade terrestre e na descrição cinemática da Galáxia. Analisar dados forne cidos e/ou coletados pelos próprios estu dantes na resolução de situações-problema sobre os exoplanetas com potencial para abrigar vida. Defender seu posicionamento sobre formas de vida fora da Terra, embasando-se em evidências científicas. Identificar elementos e substâncias quí - micas procuradas por cientistas durante investigações de vida fora da Terra.
(EM13CNT204) Elaborar explica - ções e previsões a respeito dos movimentos de objetos na Terra, no Sistema Solar e no Universo, com base na análise das intera ções gravitacionais.
Biologia Astrobiologia; Formação de moléculas • orgânicas no ambiente espacial; A quími - ca prebiótica e origem da vida; A vida em ambientes extremos de nosso próprio planeta, usada como modelo para enten dimento da possível vida extraterrestre e, em especial, proposição de formas de identificação de sinais de vida, presente ou passada, em planetas e luas de nosso Sistema Solar e em exoplanetas Física Movimentos e a aceleração da gravidade; • Leis de Newton; Forças, peso normal, atri to, resistência do ar; Forças resultantes: tangencial e centrípeta; Energia potencial gravitacional; Energia mecânica; Quan tidade de movimento; Impulso; Colisões; Conservação da energia e da quantidade de movimento; Leis de Kepler; Lei da Gravi tação Universal; Movimentos orbitais Química Astroquímica, origem dos elementos; • características dos compostos inorgânicos e orgânicos
UNIDADE TEMÁTICA TERRA E UNIVERSO
EXPECTATIVAS DE APRENDIZAGEM
HABILIDADES
OBJETOS DE CONHECIMENTO Reconhecer as concepções mendelianas sobre a hereditariedade, para compre ender as leis de Mendel. Identificar e utilizar os códigos usados na representação das características genéticas para construir, analisar e resolver problemas. Interpretar dados que evidenciam aspectos biológicos relacionados ao desenvolvimento humano, visando a tomar decisões em prol do bem-estar individual e coletivo. Compreender a evolução histórica do conhecimento biotecnológico, aplicado à melhoria da qualidade de vida e saúde da população e à solução de problemas socioambientais. Relacionar os conhecimentos biotecno lógicos às alterações produzidas pelo ser humano por meio da interpretação de dados e índices. Explicar as diferenças entre condutores e isolantes elétricos, como resultado da mobilidade de cargas elétricas nos condutores (elétrons livres nos metais e íons em solução).
(EM13CNT205) Utilizar noções de probabilidade e incerteza para in terpretar previsões sobre atividades experimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, reconhe cendo os limites explicativos das ciências.
Biologia Herança mendeliana; Genética de popu • lações; Saúde Pública: epidemiologia e vacinação; Evolução; Genética; Ecologia; Fisiologia humana Física Grandezas escalares e vetoriais; Leis de • Newton; Trabalho de uma força; Potência; Energias; Impulso; Colisões; Conservação da energia e da quantidade de movimento; Lei da Gravitação Universal; Estática dos corpos rígidos; Hidrostática; Mecânica (cinemática e dinâmica); Termologia; Ópti - ca geométrica; Ondulatória (movimentos oscilatórios e acústicos); Eletricidade (ele trostática e eletrodinâmica); Eletromag netismo e Física moderna; Processos de eletrização; Lei de Coulomb; Lei de Ohm; Lei de Faraday; Lei de Lenz Química Modelo atômico atual; Relação de tempo e espaço; Aceleradores de partícula; Obten ção e produção de metais; Composição e extração de minerais; Modelo cinético-mo lecular; Fatores/modificadores da veloci - dade de reação e os impactos industriais; Estequiometria
UNIDADE TEMÁTICA MATÉRIA E ENERGIA
EXPECTATIVAS DE APRENDIZAGEM
HABILIDADES
OBJETOS DE CONHECIMENTO
Identificar os tipos de radiação usados no moni - toramento remoto da superfície terrestre, expli cando como ocorre o processamento dos dados. Descrever e comparar causas e consequências dos problemas ambientais mundiais (mudanças climáticas, chuva ácida, inversão térmica, erosão e eutrofização). Reconhecer a importância das políticas ambien tais e do desenvolvimento sustentável (dimen são ecológica, econômica e social). Analisar dados sobre intensificação do efeito estufa, diminuição das taxas de oxigênio no ambiente e uso intensivo de fertilizantes nitro genados. Associar as interferências humanas nos ciclos naturais dos elementos químicos para posicio - nar-se criticamente quanto ao esgotamento dos recursos. Identificar e propor ações de alcance individual ou coletivo que visam à preservação e à imple mentação da saúde individual, coletiva ou do ambiente. Analisar o ambiente urbano a partir de parâ - metros qualitativos (qualidade do ar e da água) e quantitativos (umidade relativa do ar, taxas de poluentes do ar e da água, bioindicadores, temperatura, poluição sonora e visual, entre outros) para propor intervenções que promovam melhoria na qualidade de vida. Avaliar a importância ambiental, social e econô mica de biomas regionais.
(EM13CNT206) Justificar a impor tância da preservação e conser vação da biodiversidade, consi - derando parâmetros qualitativos e quantitativos; avaliar os efeitos da ação humana e das políticas ambientais para a garantia da sustentabilidade do planeta.
Biologia Problemas ambientais mundiais e • políticas ambientais para a susten tabilidade; Agentes mutagênicos; Ecologia, Biosfera e ação humana: agentes de desequilíbrio ambien tal, ecologia de comunidades e populações, fluxo energético da matéria; Evolução biológica, gené - tica e diversidade: origem da vida e adaptação; Ecologia: sistemas ecológicos, saúde e meio ambiente; Mundo vivo: reinos; Vírus Física Leis de Kepler; Lei da Gravitação • Universal; Movimentos orbitais; Tipos de onda; Reflexão, refra - ção e difração em ondas uni, bi e tridimensionais; Superposição de ondas, interferências e harmônicos; Eletromagnetismo Química Química ambiental; Parâmetros • quantitativos e qualitativos da qualidade do ar, solo e água; Escala de pH e pOH; Problemas ambientais mundiais, nacionais e regionais; Compostos orgânicos
UNIDADE TEMÁTICA
TERRA E UNIVERSO
EXPECTATIVAS DE APRENDIZAGEM
HABILIDADES
OBJETOS DE CONHECIMENTO Reconhecer o funcionamento dos métodos con traceptivos, compreendendo a utilização ade quada dos mesmos, na prevenção de doenças infectocontagiosas e gravidez não planejada. Reconhecer a gravidez na adolescência como um fator de risco à saúde do bebê e à saúde
(EM13CNT207) Identificar e analisar vulnerabilida des vinculadas a desafios contemporâneos aos quais a juventude está exposta, considerando as dimen materna. Analisar episódios ao longo da História em que o desenvolvimento tecnológico impactou a comunicação e as formas de divulgação da informação. Estimar e analisar índices de vulnerabilidade
sões física, psicoemocional e social, a fim de desen volver e divulgar ações de prevenção e de promoção da saúde e do bem-estar. relacionados à violência, desigualdade racial, gravidez na adolescência e consumo de drogas entre jovens de diferentes contextos sociais. Estabelecer relações entre propriedades (volatilidade, solubilidade e toxicidade) e estruturas de diferentes classes de compostos orgânicos, com ênfase nos que possuem aplicações psico ativas. Explicar como ocorre a interação de compostos químicos psicoativos com o sistema nervoso e quais as consequências para a qualidade de vida. Criar campanhas informativas, com ou sem o uso de tecnologias digitais, para divulgar ações que envolvem a prevenção (vacinas) e a manu - tenção da saúde, com enfoque na comunidade jovem local.
Biologia Vulnerabilidade da juventude; Puber • dade - Anatomia do sistema reprodutor feminino e masculino e funcionamento; Automedicação e uso excessivo de me dicamentos; Vacinas; Sistema nervoso e drogas; Sistema reprodutor e infecções sexualmente transmissíveis; Genética e saúde; Sistemas integradores: fisiologia humana; Embriologia; Histologia humana e vírus; Doenças bacterianas, virais e por vermes parasitas Física Tipos de onda; Reflexão, refração e difra • ção em ondas uni, bi e tridimensionais; Superposição de ondas, interferência e harmonia; Ondas sonoras, suas proprie dades e qualidades; Eletromagnetismo Química Neurociência; Substâncias que atuam no • sistema nervoso - hormônios e neuro transmissores; Mecanismo de ação de drogas e remédios no corpo humano; Compostos orgânicos; Isomeria
UNIDADE TEMÁTICA VIDA E EVOLUÇÃO
Competência Específica 3
Analisar situações-problema e avaliar aplicações do conhecimento científico e tecnológico e suas implicações no mundo, utilizando procedimentos e linguagens próprios das Ciências da Natureza, para propor soluções que considerem demandas locais, regionais e/ou globais; comunicar suas descobertas e conclusões a públicos variados, em diversos contextos e por meio de diferentes mídias e tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC).
Em um mundo repleto de informações de diferentes naturezas e origens, facilmente difundidas e acessadas, sobretudo, por meios digitais, é premente que os jovens desenvolvam capacidades de seleção e de discernimento de informações que lhes permitam, com base em conhecimentos científicos confiáveis, analisar situações-problema e avaliar as aplicações do conhecimento científico e tecnológico nas diversas esferas da vida humana, com ética e responsabilidade.
Discussões sobre as tecnologias relacionadas à geração de energia elétrica (tanto as tradicionais quanto as mais inovadoras) e ao uso de combustíveis, por exemplo, possibilitam aos estudantes analisar os atuais modos de vida das populações humanas e a dependência a esses fatores. Na mesma direção, explorar como os avanços científicos e tecnológicos estão relacionados às aplicações do conhecimento sobre DNA e células pode gerar debates e controvérsias, pois, muitas vezes, sua repercussão extrapola os limites da ciência, explicitando dilemas éticos para toda a sociedade.
A compreensão desses processos é essencial para um debate fundamentado sobre os impactos da tecnologia nas relações humanas e suas implicações éticas, morais, políticas e econômicas, e sobre seus riscos e benefícios para a humanidade e o planeta. Nessa competência específica, espera-se que os estudantes possam se apropriar de procedimentos de coleta e análise de dados mais aprimorados, como também se tornarem mais autônomos no uso da linguagem científica. Para tanto, é fundamental que possam experienciar diálogos com diversos públicos, em contextos variados, utilizando diferentes mídias e tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC).
Além disso, para o desenvolvimento dessa competência específica, podem ser mobilizados conhecimentos relacionados à aplicação da tecnologia do DNA
recombinante, identificação por DNA, emprego de células-tronco, produção de armamentos nucleares, desenvolvimento e aprimoramento de tecnologias de obtenção de energia elétrica, estrutura e propriedades de compostos orgânicos, agroquímicos, controle biológico de pragas, conservantes alimentícios, mineração, herança biológica, darwinismo social, eugenia e racismo, mecânica newtoniana e equipamentos de segurança.
Uma das tentativas de superação do ensino de Ciências descontextualizado, fragmentado e linear e de atendimento às novas recomendações para o processo de ensino-aprendizagem, na área de Ciências Naturais, é a chamada Situação de Estudo (SE), desenvolvida pelo Grupo Interdepartamental de Pesquisa sobre Educação em Ciências (GIPEC), da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul (FONTOURA, 2019). Essa estratégia compreende uma organização curricular da área, baseada em sucessivas SE para a superação do ensino linear de Biologia, Física e Química. Para isso, propõe-se uma modalidade didática, uma forma de organizar o conhecimento para superar a abordagem linear e fragmentada dos conteúdos, buscando, por meio de negociações, eleger os conceitos mais representativos de cada componente curricular, a fim de produzir significados mais complexos aos conceitos disciplinares (GIPEC, 2007).
Essa forma de reorganização curricular promove o desenvolvimento do conteúdo de forma interdisciplinar e mobiliza diversos olhares e saberes. Fazenda (1979, p. 99), no livro Integração e interdisciplinaridade no ensino brasileiro: efetividade ou ideologia, discute sobre “a necessidade de se explorar com mais cuidado a questão da metodologia do trabalho interdisciplinar, bem como a maneira mais adequada de proceder à formação do pessoal que efetiva a interdisciplinaridade”.
Para a autora, a interdisciplinaridade e a transdisciplinaridade, justapostas, devem permitir que o estudante, a partir da mediação do docente, constitua uma inquietação própria, de modo a aprofundar os conhecimentos já construídos por meio da investigação e exploração de diversos aspectos de uma mesma situação. Quando se investiga, busca-se obter o máximo de informações relacionadas ao objeto de estudo, de forma detalhada e descritiva, com o intuito de contemplar todos os pormenores, cuidando para nada escapar da percepção do pesquisador (MAYER, 2007, p. 42), que deve ser paciente, pois descobertas significativas resul-
tam de procedimentos cuidadosos e não apressados (MARCONI; LAKATOS, 1999, p. 18). Desse modo, é importante priorizar estratégias que motivem ações colaborativas, intensas em significado, já que permitem aos estudantes o aprendizado de ações integradas, discutidas, negociadas, em prol do respeito quanto aos mais distintos contextos.
Competência 3: Analisar situações-problema e avaliar aplicações do conhecimento científico e tecnológico e suas implicações no mundo, utilizando procedimentos e linguagens próprios das Ciências da Natureza, para propor soluções que considerem demandas locais, regionais e/ou globais; comunicar suas descobertas e conclusões a públicos variados, em diversos contextos e por meio de diferentes mídias e tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC). EXPECTATIVAS DE APRENDIZAGEM
HABILIDADES
OBJETOS DE CONHECIMENTO
UNIDADE TEMÁTICA
Compreender os conceitos básicos sobre a ciência e o método científico, despertando interesse pela pesquisa. Conhecer diferentes equipamentos de uso cotidiano, segundo sua finalidade, energias envolvidas, princípios de funcionamento, estabelecendo a sequência de transformação de energia e a consequente valorização do seu consumo criterioso.
(EM13CNT301) Construir ques tões, elaborar hipóteses, pre visões e estimativas, empregar instrumentos de medição, representar e interpretar mo delos explicativos, dados e/ou resultados experimentais para construir, avaliar e justificar conclusões no enfrentamento Comparar diferentes posicionamentos de cientistas, ambientalistas, jornalistas sobre assuntos ligados à biotecnologia (produção de alimento transgênico, terapia gênica, clona gem), avaliando a consistência dos argumen tos e a fundamentação teórica. Diante de informações ou problemas relacio nados à Química, argumentar com justificati - vas quanto ao processo e custo da obtenção do alumínio a partir da eletrólise, posicionar -se sobre as vantagens e limitações da sua reciclagem; em uma discussão sobre o lixo, apresentar argumentos contra ou a favor da incineração ou acumulação em aterro. Organizar dados obtidos por meio de levanta mento bibliográfico, experimentos e entrevis tas para a produção de relatórios, resenhas, gráficos e tabelas. Comunicar os resultados de uma pesquisa científica.
de situações-problema, sob perspectiva científica.
Biologia Investigação científica: leitura de contexto, • pesquisa, elaboração de modelos de análise, tratamento e análise de dados e conclusões; Teoria da vida, clonagem, transgênicos, etc.; O núcleo celular e os ácidos nucleicos; Repli - cação; Código genético; Síntese de proteínas, tradução e mutações; Embriologia; Ecologia; Genética; Metodologia científica; Técnicas de laboratório e de experimentação Física Mecânica (cinemática e dinâmica); Termolo gia; Óptica geométrica; Ondulatória (movi - mentos oscilatórios e acústica); Eletricidade (eletrostática e eletrodinâmica); Eletromag netismo e Física moderna; Trabalho; Potên cia e rendimento Química Propriedades gerais e específicas da maté • ria; Grandezas e operações de conversão; Tratamento e análise de dados; Investigação científica; Classificação e nomenclatura dos compostos inorgânicos e orgânicos; Aná lise qualitativa da acidez e do pH; Defini - ções do conceito ácido-base; Reações de neutralização ácido-base; Reações orgâni cas
VIDA E EVOLUÇÃO
