Nanociência e nanotecnologia nos ensinos básico (3º ciclo) e secundário

Abstract

A temática da educação científica e tecnológica tem sido gradualmente introduzida nos diferentes níveis de ensino com o intuito de formar cidadãos capazes de compreender o mundo no qual estão inseridos. Neste âmbito procurou-se desenvolver o tema «nanociência e nanotecnologia», dado se tratar de um conceito atual e interdisciplinar, englobando desde as ciências exatas e experimentais às ciências humanas e sociais. No presente trabalho pretendeu-se demonstrar a importância deste tema, descrevendo e analisando uma proposta a ser aplicada ao nível de ensino pré-universitário destinada às aulas de ciências experimentais no 3º ciclo do ensino básico e no ensino secundário. As atividades desenvolvidas consistiram na síntese de nanopartículas de ouro e de óxido de ferro em solução aquosa e na produção de filmes finos de ouro sobre um substrato de vidro. A síntese das nanopartículas de ouro em solução aquosa foi efectuada segundo um método clássico (atribuído a Turkevich) possibilitando a obtenção de soluções coloidais com nanopartículas de ouro de diferentes dimensões. Foi estudado o respetivo comportamento ótico quando submetida à luz branca e à radiação monocromática polarizada (radiação laser) tal como a cor e a observação do efeito de Tyndall. A atividade desenvolvida, em laboratório, foi filmada para a elaboração de um vídeo de apoio didático para posterior utilização para fins demonstrativos e, posteriormente, realizada em contexto escolar por alunos do 10º ano do ensino regular. A deposição de filmes finos de ouro sobre substrato de vidro pelo método de evaporação térmica resistiva teve como objetivo a obtenção de amostras que permitissem comparar a cor exibida por estas nanopartículas com as dispersas em meio coloidal com as desse mesmo material a nível macroscópico. Os resultados obtidos neste trabalho foram divulgados na forma de um poster apresentado na Semana de la Nanociencia y la Nanotecnologia, realizado em Medellin, Colômbia . A síntese de nanopartículas de óxido de ferro por via química foi dirigida para a obtenção de um material ferrofluido estudando o seu comportamento na presença de um campo magnético gerado por um símples íman. Este comportamento foi comparado com o exibido por partículas macroscópicas deste mesmo material, sendo este comportamento posteriormente observado por alunos do 9º ano. Desenvolveu-se e implementou-se um inquérito de opinião aplicado a uma amostra de professores do grupo disciplinar de Física e Quimica, a nível nacional, dos quais foram obtidas 161 respostas. A análise estatística e descritiva dos dados recolhidos permitiu obter algumas conclusões quanto à opinião dos mesmos sobre implementação de temas como a nanociência e nanotecnologia em níveis de ensino pré-universitário.

The theme of the scientific and technological education has been gradually introduced in the different teaching level aiming to form citizens able to understand the world in which they are inserted. Is in this context the subject «nanoscience and nanotecnology» is an actual theme involving concept that are interdisciplinar spreaded from experimental sciences till the human and social studies. The present work intends to demonstrate the importance of this subject and describes the pratical activities developed to be applied in laboratory class of experimental sciences of a pre-universitary teaching level (3rd cycle of the basic teaching and secondary levels). The activities developed were the synthesis of aqueous colloidal solutions of gold nanoparticles and iron oxide nanoparticles and to produce thin gold films deposited over a surface. Using the Turkevich method a colloidal solutions with gold nanoparticles of different sizes were synthesized. Their optical behavior when submited to white light and monochromatic polarized radiation (laser radiation) was studied and the color and Tyndall effect were observed. The laboratorial activity was filmed to make a video for teaching purposes which was made available on Youtube and was later performed at the lab by 10th grade students. Physical vapor deposition (PVD) technique was used to produce thin gold deposition over glass substrate. The purpose of this activity was to supply samples that allow the comparison of the color shown by the gold nanoparticles deposited in a solid substrate with those dispersed in colloidal aqueous solution as well with the observed gold macroscopic characteristics. The results obtained in was presented in a poster in Semana de la Nanociencia y la Nanotecnologia, occured at Medellin, Colômbia . The synthesis of an aqueous iron oxide nanoparticles by chemical method was directed to obtain a ferrofluid material which behaviour was studied in the presence of magnetic fields using a simple magnet. This behaviour was compared with the observed characteristics of similar materials with macro dimensions. The magnetic behaviour of the produced ferrofluid and of the magnetite was explored at the 9th grade student classes. An inquire was developed and sent to teachers of Physics and Chemistry across Portugal and 161 replies were collected. The statistical and descriptive treatment of the obtained answers allowed to conclued about the opinion on implementation of subjects like the nanoscience and nanotecnology at pre-universitary teaching levels.