EQUIL V.1 – PORTUGUÊS
O Equil (abrir num nova janela ou baixar), um software para ensino de equilíbrio químico, foi construído pelos autores deste artigo e testado, pela primeira vez, por Orlandi (2004). A trajetória desta pesquisa remonta ao início de 2004, quando começou a codificação do software. Sua construção foi a resposta do Laboratório de Tecnologia em Ensino de Ciências e Matemáticas, ligado ao programa de pós-graduação em Ensino de Ciências e Matemática da Universidade Luterana do Brasil – Canoas a uma demanda ligada às necessidades relatadas pelos professores e estudantes de química, em relação ao ensino de equilíbrio químico.
Como estratégia pedagógica para tratar deste tema partiu-se da hipótese lançada por Gabel (1993), que afirma que a química pode ser ensinada utilizando-se três níveis de representação: microscópico (enfatizando átomos e moléculas); macroscópico (ou sensório) e simbólico (abrangendo gráficos, fórmulas e equações químicas). A figura 1 mostra exemplos retirados do Equil. Resumidamente, acredita-se que, quando a natureza particulada (microscópica) é enfatizada, ela requer, necessariamente, um ou mais tipos de representação para gerar significados. O trabalho de Griffiths e Preston (1992), por exemplo, aponta para o fato de que este nível de representação não é compreendido de forma adequada. Entre as incompreensões detectadas estão: animismo, superestimação do tamanho das moléculas e crença que moléculas da mesma substância podem variar consideravelmente de tamanho, forma e peso em diferentes estados físico. Por esta razão, inicialmente o software Equil foi construído enfocando quase que apenas o nível representacional microscópico. Contudo, experimentos evidenciaram (ORLANDI, 2004) que o desempenho de um software bastante conhecido, o Le Chat, que explora o nível simbólico, era indiscutivelmente superior ao Equil, cujo conceito de design que focava, à época, o nível microscópico.
Outra hipótese central desse projeto foi apresentada por Kozma e Russell (1997), que em experimento envolvendo especialistas e novatos, verificaram que os primeiros demonstravam ser mais capazes de transpor informação ou conhecimento químico de uma determinada representação para outra. Os autores concluem que o projeto de ambientes multimídia deve promover a articulação de múltiplas formas de representação. Assim, reformulou-se a hipótese de design para trabalhar – dentro do âmbito do software, não apenas em sala de aula – os três níveis de forma articulada, sem sobressair especificamente determinado nível.
Tais propostas forneceram a estratégia a ser adotada pela interface do Equil. Ressalta-se que o modelo computacional utilizado não exaure a complexidade da reação química estudada (H2(g) + I2(g) ? 2HI), pois não representa, por exemplo, o fato de que a ela não é de primeira ordem. Esses aspectos foram considerados secundários em relação ao ensino do conceito de equilíbrio químico. Conforme se pode observar na figura 1, que mostra uma tela do software, o nível microscópico é importante para o trabalho, não excluindo, contudo, os demais níveis, articulados em todas as etapas da reação. Durante sua execução, é possível discutir conceitos abstratos e difíceis de explicar, tais como reversibilidade, a presença de reagentes e produtos em todas as etapas da reação e a natureza dinâmica do equilíbrio.

EQUIL V.1 – ENGLISH VERSIONEquil (open in a new window or donwload it) is a software that attempts to simulate the evolution of the reaction H2(g) + I2(g) « 2HI(g) towards equilibrium, and was designed to be used by high-school students and teachers. The value of the equilibrium constant (K) is obtained from the van’t Hoff equation, considering the change in the enthalpy (DH°) equal to -3000 cal, between the temperatures 666.8K and 763.8 K, being the value of K1 equal to 60.8, as found in (1). In Equil, the students can follow the above reaction in the symbolic level of representation (graphics of the concentration and velocity of products and reactants), the macroscopic level of representation (changing in the violet tone inside the flask) and the microscopic level of representation (collisions among molecules), being these different levels of representations of chemical phenomena articulated among themselves. Our didactic proposal is based in the work of Gabel (2), which argues that the correct comprehension of the microscopic level of representation can trigger the understanding of the other two levels, and on the work of Kozma and Russel (3), who argues that novice chemistry students can greatly benefit from being able to translate chemical information from a level of representation to the other.

This multiplicity of visions concerning the evolution of the reaction allows the teacher to discuss relevant questions about the concept of chemical equilibrium, which without the help of a computer tool would be difficult to show. For instance, the microscopic representation of the dynamics of a chemical reaction makes it easier to face inquires about the dynamic nature and reversibility of a chemical reaction approaching equilibrium. Many of student’s alternative conceptions can be discussed with the help of this software. The teacher can, for example, question if the reaction actually stops as one could possible infer from the macroscopic level of representation data, as opposed to the same information as provided in the microscopic and symbolic level of representations. It is also possible to work with the

students in clarifying complex concepts, as the meaning of the direct and reverse velocities, the equilibrium constant and percent yield of reactions.

Using the software is quite easy. To start the simulation, the student must set the temperature of the system and the desired concentration for each of the species under reaction (reactants and/or products), then the simulations flows. He can also choose to review the same simulation or produce a new simulation, with a new set of initial conditions.

Equil is the result of a research project in chemistry education that has been pursuit by our research group from the beginning of 2003 to 2005, and that has involved two Brazilian universities, having also produced two MsC thesis, one in the field of chemical education (4), and the other in the field of ergonomics (5). Recently we have performed a test comparing the impact of Equil and the well-known software Le Chat 2.0 (6) in a group of 72 high-school

Brazilian students, and the results were very positive, confirming the validity of the didactic hypothesis chosen by our research group when designing the software (7).

Equil can be freely downloaded from this blog. An online version can also be used from a link in the website aforementioned.

Literature Cited

1. Pilla, Luiz. Físico-Química I, 1; Livros Técnicos e Científicos S.A.: Rio de Janeiro, 1979, p. 417.
2. Gabel, D. J. Chem. Educ. 1993, 70, 193-194.
3. Kozma, R. B.; Russel, J. J. Res. Sci. Teach. 1997, 34, 949-968.
4. Orlandi, C. C. Um Estudo Sobre a Utilização de Simulações Computacionais no Ensino de Equilíbrio Químico. MsC. Dissertation, Universidade Luterana do Brasil, Canoas, 2004.
5. Perry, G. T. Proposta de uma Metodologia Participativa para Desenvolvimento de Software Educacional. MsC. Dissertation, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2005. http://www.gabriela.trindade.nom.br/produ.php (accessed Mar 2005).
6. Paiva, J. C. M.; Gil, V. M. S.; Correia, A. F. J. Chem. Educ. Software. 2002, 79, 640-641.
7. Neto, A. S. A.; Perry, G. T. Estratégia de design do software Equil, uma simulação para ensino de equilíbrio químico e sua comparação, em sala de aula, com o software Le Chat 2.0. In V Encontro Nacional de Pesquisa em Ensino de Ciências, November 22–December 03, Bauru, Brazil “in press”.

EQUIL v.2 – PORTUGUÊSEsta é a versão que foi premiada no concurso RIVED de 2006.
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