Química em três dimensões

Pesquisador desenvolve animações em 3D para ajudar a compreender temas do currículo da Educação Básica

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Isabela Martini
Manuel Baptista: pelas animações, os estudantes percebem o que não pode ser captado a olho nu

 
Como representar movimento por meio de figuras estáticas? Essa dificuldade, geralmente encontrada nos livros didáticos, foi superada pelo pesquisador Manuel Moreira Baptista ao desenvolver animações em três dimensões para o ensino de química no ensino médio. O recurso já foi visto por mais de um milhão de pessoas desde 2009, quando foi disponibilizado gratuitamente na internet.

+ Leia mais: três perguntas para o pesquisador Manuel Moreira Baptista

O retorno, tanto de professores quanto de alunos de várias partes do mundo que acessam o material, tem enfatizado principalmente o quanto as animações possibilitam visualizar dimensões e processos invisíveis aos olhos humanos. E este foi o principal objetivo para desenvolvê-las, enfocando processos e dinâmicas que ocorrem em nível submolecular. “As animações foram criadas com a intenção de facilitar a visualização tridimensional e estimular a capacidade de abstração dos alunos”, diz.

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Frutos de pesquisa de doutorado defendido no Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) em outubro de 2013, as mais de 70 animações criadas por Baptista abordam temas que integram os currículos de química no nível superior e no ensino médio. Ganharam movimento conceitos como a teo­ria do orbital atômico, a teoria de li­gação de valência, estruturas cris­ta­linas de compostos iônicos e metais, transformações químicas e polímeros, dentre outros.

Para criar as animações, Baptista utilizou um software de modelagem e animação em 3D chamado Blender®, concebido originalmente para o cinema e a publicidade, mas que se mostrou bastante adequado para produzir animações para o ensino de química, explica o pesquisador.

Palavras em imagens
Para exemplificar a dificuldade de representar alguns fenômenos em duas dimensões, Baptista usa, em sua tese, a descrição de James E. Huheey para a inversão dos átomos de hidrogênio em torno do átomo de nitrogênio, uma reação simples a que uma molécula pode estar sujeita.

No livro Inorganic chemistry: principles of structure and reactivity (Química inorgânica: princípios de estrutura e reatividade, em tradução livre, sem publicação em português), o autor compara o processo à inversão de um guarda-chuva num vento forte. A descrição é acompanhada por um diagrama, em que os elementos químicos são representados pelos símbolos convencionais (nitrogênio = N e hidrogênio = H) e por setas ligando-os, a fim de representar a mudança do posicionamento dos átomos decorrente da inversão. Cada tipo de seta possui um significado. A seta reta indica que o átomo de hidrogênio está no plano de uma folha de papel. A seta pontilhada, que o átomo de hidrogênio está para dentro da folha de papel.  E a seta com formato triangular indica que o átomo está para fora da folha de papel. Tais códigos têm o objetivo de induzir o leitor a visualizar uma molécula de amônia em 3D.

“O autor espera que a analogia com o guarda-chuva e a representação gráfica ajudem o leitor a criar uma representação, transformando-as em imagens mentais tridimensionais. Mas será que com esses sinais a tal visualização é possível?”, questiona Baptista.

Por isso, ele defende as animações. “Ao invés de imaginar como a reação química ocorre a partir de um texto ou das palavras do professor, o aluno a visua­liza.”

O uso indiscriminado de animações como recurso didático, porém, pode ser um problema, alerta o pesquisador. “No YouTube existem animações para explicar a ligação iônica, com mais de 700 mil acessos, que transmitem conceitos distorcidos”, afirma. Neste caso, ao invés de ajudar a aprendizagem, a animação atrapalha, pois contribui para perpetuar uma distorção conceitual.

Rigor conceitual
Graduado em engenharia elétrica, física e química pela Unicamp, mestre em engenharia elétrica e doutor em química pela mesma universidade, Baptista sentiu na pele a dificuldade de fazer animações com rigor conceitual. Ele acredita que sem toda essa bagagem, que inclui já ter trabalhado com softwares e lecionado no ensino técnico de nível médio, teria sido impossível desenvolver as animações com qualidade.

“O fundamento do meu trabalho é transformar palavras em imagens e para fazer isso de maneira apropriada o animador precisa saber química”, reitera. “Enquanto eu não enxergar as imagens que estão na cabeça do químico, eu não consigo criar a animação. Esta etapa leva mais de metade do tempo para finalizar uma animação.” O tempo de produção de um vídeo pode chegar a três meses, no caso dos conceitos mais complexos.

Enxergar a imagem envolve várias dimensões, todas, porém, vinculadas aos conceitos e às teorias conhecidas. Significa, então, traduzir em imagens equações matemáticas que explicam reações e dinâmicas químicas e ser fiel aos conceitos, ao produzir uma imagem. Se não for assim, o risco de transmitir uma informação errada ao público é grande.

Por isso, defende o pesquisador, não se pode tomar as animações como uma solução mágica. “As animações não substituem o professor, muito pelo contrário, elas precisam do professor, pois é o discurso do docente, sua explicação, sua abordagem, que conduzem o aluno a compreender o que está se passando na animação.”

Quando bem utilizadas, contudo, as animações ajudam. É o que aponta a dissertação de mestrado do químico Vinícius Freaza, que será defendida no Instituto de Química da Unicamp em março. O pesquisador, que também trabalha como professor, utilizou na pesquisa as animações produzidas por Baptista com uma turma de 330 alunos de um curso preparatório para o vestibular de Campinas. “Os alunos que tiveram contato com as animações assimilaram melhor os conceitos e se mostraram mais capazes de se expressar sobre eles”, relata.

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