LIGAÇÕES QUÍMICAS E APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA: UMA PROPOSTA DE UNIDADE DE ENSINO POTENCIALMENTE SIGNIFICATIVA

Introdução

A história da civilização humana confunde-se com a cronologia do domínio sobre a matéria. Desde a Idade dos Metais, com a fundição de moedas e joias, até a sofisticação das cerâmicas e o desenvolvimento de armamentos complexos, a evolução social foi impulsionada pela capacidade de transformar materiais. No âmago desses avanços reside a Química, ciência dedicada ao estudo das propriedades, constituição e transformações da natureza. O processo de ensino-aprendizagem em Química configura-se como uma atividade complexa e desafiadora. Essa ciência exige o trânsito constante entre conceitos abstratos e fenômenos concretos, demandando que estudantes e professores integrem o mundo macroscópico ao submicroscópico. Além disso, o domínio da disciplina requer a habilidade de converter representações bidimensionais em estruturas tridimensionais, bem como a capacidade de interpretar modelos estáticos em sua perspectiva dinâmica (Souza e Paiva, 2025).

Essa estrutura cognitiva atinge seu ponto crítico no estudo dos átomos, moléculas e, fundamentalmente, das ligações químicas. Segundo Atkins (2012), a união de átomos ocorre em busca de estabilidade, resultando em arranjos onde a energia total do sistema é inferior à dos átomos isolados. Esse fenômeno fundamenta-se em três pilares clássicos: a ligação iônica, caracterizada pela transferência de elétrons e atração eletrostática; a ligação covalente, baseada no compartilhamento de pares eletrônicos; e a ligação metálica, descrita pelo modelo do mar de elétrons que mantém cátions coesos. Embora os modelos tradicionais de ligações químicas possuam utilidade didática inicial, sua transposição para a sala de aula frequentemente negligencia a natureza dinâmica e quântica das interações interatômicas. Essa simplificação excessiva tende a reduzir o aprendizado a regras de memorização, como a do octeto, limitando a percepção do aluno sobre a complexidade do mundo submicroscópico. Para superar esse reducionismo, pesquisas indicam que o ensino deve priorizar a compreensão da estabilidade energética e das interações eletrostáticas, permitindo que o estudante visualize a ligação como um fenômeno físico-químico contínuo e não apenas como um preenchimento estático de orbitais (Silva e Marques, 2016).

A dificuldade reside no fato de que o conhecimento químico opera em múltiplas dimensões. Albano (2023) reforça a existência de três níveis de compreensão: o fenomenológico (macroscópico e visível), o teórico-conceitual (microscópico e abstrato) e o representacional (simbólico). Estudos contemporâneos, a exemplo de Cher et al. (2018) e Assai et al. (2018), apontam que o ensino de Química permanece fundamentado em práticas de memorização mecânica. Essa abordagem restringe o processo de aprendizagem e atua como um fator preponderante na desmotivação discente em relação à disciplina. Quando o professor foca excessivamente no nível representacional (fórmulas e cálculos) sem conectá-lo ao fenômeno tangível ou ao modelo submicroscópico,

ocorre o que Ausubel (2003) define como aprendizagem mecânica o conteúdo é armazenado de forma arbitrária e logo esquecido.

Neste contexto, Ensinar Química exige, portanto, introduzir o aluno em uma nova forma de ver e interpretar o mundo. Trata-se de um olhar contraintuitivo, que define o pensamento químico ao conectar o visível ao invisível (Schnetzler e Antunes-Souza, 2019). No entanto, o cenário educacional contemporâneo, marcado pelo retorno ao ensino presencial e pela necessidade de metodologias mais dialógicas, exige estratégias que superem a mera transmissão de informações. Nascimento, Veras e Farias (2022) argumentam que a educação científica no pós-pandemia deve priorizar sequências didáticas que valorizem os conhecimentos prévios e provoquem o desequilíbrio cognitivo necessário para a reestruturação do saber.

Frente aos desafios impostos pela abstração inerente às ligações químicas e às lacunas pedagógicas tradicionais, este trabalho propõe uma intervenção fundamentada na Teoria de Aprendizagem Significativa (TAS) de David Ausubel e estruturada através das Unidades de Ensino Potencialmente Significativas (UEPS). Propostas por Moreira (2011), as UEPS configuram-se como sequências de ensino cíclicas e autorreflexivas que visam facilitar o processo de diferenciação progressiva e reconciliação integradora. O objetivo deste artigo é, portanto, apresentar e discutir uma proposta didática de UEPS para o tema de ligações químicas, buscando mitigar os obstáculos de aprendizagem e promover uma compreensão que integre as dimensões macro, micro e simbólica da ciência química.

Fundamentação teórica

A Teoria da Aprendizagem Significativa (TAS) sob a Ótica Contemporânea

De acordo com Ausubel (2003), a aprendizagem significativa é o processo através do qual uma nova informação se relaciona, de maneira não arbitrária e não literal, a um aspecto relevante da estrutura cognitiva do indivíduo. Essa relação exige a presença de subsunçores conceitos, proposições ou ideias previamente existentes que servem de ancoradouro para o novo saber. Para que esse fenômeno ocorra, é imperativo que o material de ensino seja potencialmente significativo, possuindo um significado lógico intrínseco, e que o aprendiz manifeste uma predisposição para aprender, ou seja, o desejo consciente de articular o novo conteúdo à sua bagagem cognitiva.

Nascimento et al. (2022) destacam que a educação na era digital exige que a TAS seja o alicerce para transformar a informação em saber. Os autores reforçam que, sem a devida mediação e ancoragem, o aluno apenas consome conteúdos de forma fragmentada, gerando um aprendizado superficial que não se consolida na estrutura cognitiva. A aprendizagem significativa como um

processo de reorganização neurológica, no qual a estabilidade dos novos significados depende da interação entre o novo e o conhecido. Esta abordagem fundamenta a aprendizagem tecnológica com base na memória e na reestruturação cognitiva (Souza 2024).

Como reitera Moreira (2012), a característica distintiva deste processo é a reciprocidade: enquanto o novo conhecimento adquire significado para o sujeito, os conhecimentos prévios (subsunçores) também se modificam, ganhando maior estabilidade, refinamento e clareza cognitiva. Essa dinâmica evita a aprendizagem mecânica (memorização arbitrária), permitindo que o saber seja aplicado em novos contextos e situações-problema.

Processos de Ancoragem: Diferenciação Progressiva e Reconciliação Integradora

Na estrutura cognitiva, os conhecimentos não se organizam de forma isolada, mas hierarquicamente. Moreira (2012), parafraseando Ausubel, destaca dois processos fundamentais e simultâneos:

1. Diferenciação Progressiva: Ocorre quando o conceito mais inclusivo e abstrato é desmembrado em subconceitos mais específicos e detalhados. No ensino de Química, por exemplo, o conceito macro de matéria se diferencia progressivamente até atingir as especificidades das ligações interatômicas. 2. Reconciliação Integradora: É o movimento inverso e complementar, onde o aprendiz confronta ideias, identifica semelhanças e elimina contradições entre conceitos que pareciam distintos, mas que compartilham uma lógica comum. Moreira (2011) postula que a reconciliação integradora no ensino de ciências permite ao aluno explorar relações entre conceitos, transmutando a fórmula de um ente isolado para uma representação significativa de interações físicas. Esse processo cognitivo, central na aprendizagem significativa, transforma equações em ferramentas de compreensão de fenômenos. Sem esses processos, a estrutura cognitiva permanece fragmentada, dificultando a resolução de problemas complexos que exigem visão sistêmica.

As Unidades de Ensino Potencialmente Significativas (UEPS)

Para operacionalizar esses conceitos psicológicos em estratégias de sala de aula, Moreira (2011) propôs as Unidades de Ensino Potencialmente Significativas (UEPS). Trata-se de sequências didáticas rigorosamente planejadas que respeitam o ritmo cognitivo do aluno. As Unidades de Ensino Potencialmente Significativas (UEPS) funcionam como um guia estruturado para o professor, garantindo que cada etapa tenha uma função clara: levantar conhecimentos prévios, promover a diferenciação progressiva ou consolidar a reconciliação

integradora (Moreira 2011). A metodologia visa, portanto, estruturar o ensino de modo a favorecer a aprendizagem significativa

A eficácia de uma UEPS, conforme aponta Barbosa Junior (2022), reside no seu caráter cíclico, que permite o retorno constante aos conceitos para aprofundamento e estabilização do conhecimento. Ao contrário das aulas tradicionais lineares, a UEPS retoma o tema sob diferentes níveis de complexidade, permitindo que falhas de compreensão sejam detectadas e corrigidas em tempo real através da avaliação formativa constante.

Quadro 1: Passos para a Construção de uma UEPS (Moreira, 2011)

Sequência Descrição 1º Situação

Delimitar o tema exato a ser explorado, identificando suas características descritivas e práticas conforme são reconhecidas dentro do contexto do campo de estudo em que este tema está inserido. 2º Situação

Inicial

Elaborar/propor atividade(s) – como debate, questionário, mapa conceitual, diagrama mental, estudo de caso, entre outros – que estimule(m) os alunos a expressarem seu conhecimento prévio, seja ele alinhado ou não com o contexto do campo de estudo, potencialmente relevante para a compreensão significativa do tema (objetivo) em questão. 3º Organizadores

Problema

inicial

Sugere-se apresentar desafios introdutórios que considerem o conhecimento prévio dos alunos e preparem o terreno para a introdução dos novos conhecimentos, tanto teóricos quanto práticos. Esses desafios podem estar relacionados ao tópico em questão, mas não devem ser usados para iniciar o ensino diretamente. Eles funcionam como uma preparação preliminar que dá sentido aos novos conhecimentos, exigindo que os alunos os percebam como problemas e sejam capazes de formar representações mentais. Esses desafios podem ser propostos por meio de simulações, demonstrações, vídeos, problemas do cotidiano, conteúdos da mídia ou problemas clássicos da disciplina, sempre de maneira desafiadora e acessível, e não como simples exercícios de aplicação de algoritmos. 4º Diferenciação

prévios

Começar com aspectos gerais e essenciais da unidade de ensino, seguido de exemplos específicos. Por exemplo, realizar uma breve explicação seguida de atividades colaborativas em pequenos grupos, concluindo com uma apresentação ou discussão em grande grupo.

Progressiva

5º Situação problema com maior nível de

Propor situações-problema com aumento progressivo de complexidade. Apresentar novos exemplos, destacando semelhanças e diferenças em relação aos anteriores para integrar o aprendizado. Após essa revisão, facilitar atividades colaborativas onde os alunos interajam socialmente, negociando significados com a mediação do professor. Essas atividades podem incluir resolução de problemas, criação de mapas conceituais, diagramas V, experimentos de laboratório ou pequenos projetos, sempre com foco na negociação de significados. 6º Reconciliação

complexidade

Isso deve ser feito através de nova apresentação dos significados que pode ser, outra vez, uma breve exposição oral, a leitura de um texto, o uso de um recurso computacional, um áudio - visual, etc.; o importante não é a estratégia, em si, mas o modo de trabalhar o conteúdo da unidade. 7º Avaliação

integrativa

A avaliação da UEPS deve ser ao longo do processo e registrar evidências de aprendizagem ao longo da implementação. Após o sexto passo, uma avaliação individual incluirá questões validadas por professores experientes, focando em compreensão, significado e transferência de habilidades. A avaliação combina aspectos formativos e somativos de maneira equilibrada. 8º Avaliação

da aprendizagem

A UEPS será eficaz somente se a avaliação dos alunos mostrar evidências de aprendizagem significativa, incluindo a compreensão, a capacidade de aplicar o conhecimento para resolver problemas, e a habilidade de explicar conceitos. A aprendizagem significativa se desenvolve gradualmente à medida que se domina um campo conceitual, portanto, é crucial focar em evidências ao invés de resultados finais imediatos. Fonte: Elaborado pelos autores (2026) com base na referência Moreira (2011)

da UEPS

Além da sequência habitual, as UEPS também apresentam aspectos abrangentes que indicam a importância de promover questionamentos, diálogos, críticas e diversidade de materiais e estratégias de ensino. Isso contribui para uma avaliação contínua e facilitada.

Metodologia

Esta Unidade de Ensino Potencialmente Significativa (UEPS) foi estruturada para uma turma de 25 alunos do 1º ano do Ensino Médio, com carga horária de 6 tempos de aula. O design instrucional prioriza a Diferenciação Progressiva, visando romper com a aprendizagem mecânica e promover a ancoragem substantiva de novos conceitos.

O objetivo da UEPS proposta é facilitar a aprendizagem significativa do conteúdo de ligações químicas para que, em uma situação futura, os discentes

possam ter facilidade em aprender conteúdos como estruturas moleculares e reações químicas.

A presente pesquisa adota uma abordagem qualitativa e de natureza aplicada, fundamentada nos pressupostos da Teoria da Aprendizagem Significativa (TAS). A intervenção pedagógica será estruturada por meio de Unidades de Ensino Potencialmente Significativas (UEPS), que, conforme destaca Moreira (2011), funcionam como um mapa de navegação para o docente. Esse referencial garante que cada etapa da sequência didática cumpra uma função cognitiva específica: o levantamento de conhecimentos prévios (subsunçores), a promoção da diferenciação progressiva e a consolidação da reconciliação integradora.

Para a execução das atividades, a estratégia de ensino será pautada na Sequência Didática Investigativa (SDI). Segundo Nascimento, Veras e Farias (2022), esse modelo é essencial no cenário educacional contemporâneo para provocar o desequilíbrio cognitivo necessário à reestruturação do saber. No contexto das ciências exatas, busca-se alcançar o que a literatura define como o estágio de reconciliação integradora; nesse ponto, o estudante deixa de perceber fórmulas como entes isolados e passa a compreendê-las como representações simbólicas de interações físicas reais.

Por fim, a análise da eficácia da metodologia considerará que a aprendizagem não é apenas um evento pedagógico, mas um processo de reorganização neurológica. A estabilidade dos novos significados construídos pelos alunos depende diretamente da qualidade da interação entre a nova informação e as redes neurais preexistentes, validando a importância da ancoragem cognitiva durante todo o processo experimental.

Resultados e Discussões

Proposta de UEPS Progressiva e da Reconciliação Integradora. 1º) Situação Inicial: Experimentação Investigativa e Subsunçores

O primeiro contato com o tema ocorre via experimento de condutividade elétrica. Santos et al. (2019) propõem uma atividade experimental baseada em materiais de baixo custo para o ensino de condutividade elétrica. A abordagem visa motivar os estudantes e promover a ressignificação de conceitos científicos por meio da experimentação prática. 2º) Situação-Problema e Conflito Cognitivo

A transição do fenômeno visível para o questionamento teórico é mediada por um questionário de complementação de frases. Esta etapa não busca a resposta "correta" imediata, mas a criação de um conflito cognitivo.

Além disso, houve a aplicação de um questionário com complementação de frases: 1º) Ao colocar em contato com o condutivímetro, as substâncias sólidas, a lâmpada __________________ indicando que _______________ eletricidade. 2º) Quando se dissolveu o açúcar (C6H12O6) em água e colocamos em contato com o condutivímetro, a solução ______________________ eletricidade e a lâmpada _____________. 3º) Ao colocar o leite de magnésia (Mg(OH)2, em contato com o condutivímetro, a lâmpada teve seu brilho ____________ indicando que _____________ corrente elétrica. 4º) Os pregos sólidos ______________ corrente elétrica e a lâmpada teve seu brilho ____________. 5º) A água da torneira ______________ corrente elétrica e a lâmpada teve um brilho _____________. 6º) Das substâncias utilizadas no experimento, as _______________________ foram consideradas condutoras e ___________________________ não conduziram corrente elétrica.

O desafio de diferenciar soluções iônicas de moleculares sem o uso de fórmulas apenas pela observação da lâmpada obriga o estudante a buscar uma explicação causal. A situação-problema funciona como o motor da Diferenciação Progressiva, onde o conceito geral de condução começa a se fragmentar nas especificidades das interações atômicas. O desafio do professor de Química reside em identificar os conhecimentos prévios do aluno que servem de alicerce para a construção de novos saberes. Nesse contexto, a utilização de materiais potencialmente significativos atua como um elemento motivador, favorecendo o engajamento e a aprendizagem efetiva (Almeida et al., 2022).

3º) Exposição Dialogada: A Tríade de Johnstone

Foi trabalhado o conceito de ligações químicas, abordando os tipos de ligações que ocorrem entre os átomos, as propriedades e seus efeitos na transformação da matéria utilizando-se de fórmulas e de análise dos tipos de átomos se são metais ou ametais. Assim, efetuando-se uma diferenciação progressiva a partir da situação-problema inicial que será utilizada como organizador prévio para, finalmente, por meio da reconciliação integrativa dos conceitos de ligações químicas interatômicas, chegar a saber diferenciar os tipos de ligações existentes e o porquê algumas substâncias conduziam ou não corrente elétrica.

Aqui, o professor introduz o nível simbólico (fórmulas) e o teórico-conceitual (metais vs. ametais).

Albano (2023) enfatiza que a aula dialogada deve servir como uma ponte de Reconciliação Integradora. Ao explicar que o brilho da lâmpada

(macroscópico) é consequência do movimento de íons ou elétrons (microscópico), o docente ajuda o aluno a integrar os três níveis do conhecimento químico.

4º) Nova Situação-Problema: Realidade Aumentada (RA) e Visualização

O uso do aplicativo Chemistry Simulator AR eleva a complexidade da unidade.

A Realidade aumentada é uma ferramenta essencial para o ensino de química no pós-pandemia, pois permite a manipulação virtual de estruturas que seriam invisíveis. Ao montar moléculas em 3D, o aluno deixa de ser um espectador passivo e passa a construir modelos mentais dinâmicos. Essa etapa é crucial para consolidar a diferença entre o compartilhamento (covalente) e a transferência (iônica) de elétrons através da visualização espacial. Dentre as Tecnologias Digitais de Informação e Comunicação (TDICs), a Realidade Aumentada (RA) sobressai como uma ferramenta emergente de elevado potencial pedagógico. Caracterizada pela sobreposição de elementos virtuais ao ambiente físico, a RA promove uma interação dinâmica entre as dimensões real e digital. No ensino de Química, essa tecnologia viabiliza a projeção tridimensional de moléculas e reações, permitindo que conceitos submicroscópicos abstratos tornem-se visualmente concretos e facilitem a apreensão do conteúdo pelo estudante (Elmqaddem, 2019).

5º) Avaliação Somativa e Mapas Conceituais

A avaliação final utiliza Mapas Conceituais individuais. Compreensão das atividades realizadas, diferenciando os tipos de substâncias (Nível simbólico);

Capacidade de construir modelos mentais que sejam capazes de representar as moléculas de ligações químicas por meio da realidade aumentada (Compreensão a nível microscópico);

Capacidade de fazer com que as representações das ligações se movimentem mentalmente, ora na transferência de elétrons, ora no compartilhamento de pares de elétrons, ou na presença de elétrons livres (Nível microscópico);

Ser capaz de, dentro deste modelo mental, compreender que, dependendo do tipo da interação entre os átomos, haverá um tipo de ligação química (Nível microscópico).

O mapa conceitual é a evidência mais fidedigna da aprendizagem significativa, pois revela como o aluno hierarquizou os novos conceitos. A avaliação busca identificar se o aluno atingiu o Nível Microscópico, sendo capaz de imaginar o mar de elétrons nas ligações metálicas ou a rede cristalina nas iônicas, associando-as às propriedades observadas no 1º passo. O uso dos mapas

conceituais representa uma importante ferramenta para o processo de avaliação do aprendizado do aluno, pois o professor pode observar a perspectiva do discente acerca da compreensão do assunto abordado, principalmente pela análise dos termos e das conexões propostos nos mapas (Lima, 2017).

6º) Avaliação da Aprendizagem e da Própria UEPS

O fechamento da unidade ocorre através da análise de evidências trianguladas: diários, fotos e a qualidade dos mapas.

A UEPS só é considerada exitosa se houver uma evolução conceitual articulada. Se o aluno consegue explicar por que o prego conduz eletricidade (ligação metálica) e o sal sólido não (ligação iônica em rede fixa), mas o sal dissolvido sim (dissociação), há uma prova clara de que a estrutura cognitiva foi reestruturada de forma estável e funcional. A aplicação das Unidades de Ensino Potencialmente Significativas (UEPS) no ensino de Química configura-se como uma estratégia promissora para a construção de saberes contextualizados. Todavia, a eficácia desse método requer constante refinamento, devendo-se considerar as especificidades dos estudantes e os diversos cenários educacionais. Identificar lacunas e estruturar intervenções mais precisas é fundamental para consolidar uma educação científica que seja, de fato, transformadora e de alta qualidade (Passos, 2025).

Considerações finais

A aplicação desta Unidade de Ensino Potencialmente Significativa (UEPS) permitiu concluir que a transição de um modelo de ensino meramente passivo para uma abordagem centrada no aluno é o caminho mais eficaz para a verdadeira compreensão da Química. Ao longo das seis etapas fundamentadas na Teoria da Aprendizagem Significativa, ficou evidente que o conhecimento não foi apenas memorizado para uma prova, mas sim construído e ancorado na estrutura cognitiva dos estudantes através de conexões lógicas e reais.

A diferenciação progressiva do conhecimento manifestou-se de forma clara durante as atividades experimentais. Ao testarem a condutividade de substâncias comuns, como o sal e o açúcar, os alunos saíram do campo da abstração teórica e entraram no campo da investigação científica. Esse contato direto com o fenômeno macroscópico serviu como a base necessária para que, nos momentos seguintes, eles pudessem compreender o que ocorre no nível microscópico. A percepção de que a "força invisível" entre os átomos dita o comportamento de um material no mundo real foi o ponto de virada para que o conteúdo deixasse de ser um amontoado de fórmulas e se tornasse uma explicação sobre a natureza.

A integração da tecnologia, através da realidade aumentada, foi o diferencial que permitiu a união entre o virtual e o real. Ver os átomos se unindo

e os elétrons se movimentando em um ambiente tridimensional proporcionou uma clareza que o quadro negro e os livros didáticos raramente conseguem oferecer. Essa visualização foi fundamental para a construção de modelos mentais sólidos, permitindo que os alunos visualizassem a diferença entre a transferência de elétrons nas ligações iônicas e o compartilhamento nas covalentes, bem como a liberdade eletrônica nas ligações metálicas.

Além disso, a elaboração dos mapas mentais e o uso dos diários de bordo confirmaram que a aprendizagem mecânica foi gradualmente substituída por uma aprendizagem crítica. Os estudantes deixaram de repetir conceitos prontos e passaram a articular suas próprias explicações, demonstrando domínio sobre os níveis simbólico e representacional da Química. Ficou nítido que, quando o aluno é desafiado por situações-problema e possui ferramentas para visualizar o que estuda, ele se torna o protagonista do seu processo de aprendizagem.

Em suma, esta proposta de UEPS prova que é perfeitamente possível humanizar o ensino de Química, tornando-o atraente e contextualizado. Conclui-se que o papel do professor deve evoluir de um mero transmissor de informações para um mediador que cria ambientes ricos em materiais e estímulos. Ao seguir os passos estruturados desta unidade, o docente oferece ao aluno não apenas o conteúdo sobre ligações químicas, mas a capacidade de pensar cientificamente, relacionar teoria e prática e, acima de tudo, encontrar sentido na ciência que explica o mundo ao seu redor.