UM CRIME NA PURDUE PRODUTOS QUÍMICOS: UM JOGO DE RPG PARA ENSINO E APRENDIZAGEM DA FORMA E ESTRUTURA DAS MOLÉCULAS DE ACORDO COM A TEORIA DA EQUILIBRAÇÃO DE JEAN PIAGET

A CRIME AT PURDUE CHEMICAL PRODUCTS: AN RPG GAME FOR TEACHING AND LEARNING MOLECULAR SHAPE AND STRUCTURE ACCORDING TO JEAN PIAGET’S THEORY OF EQUILIBRATION

Resumo

This study aimed to examine the potential of a role-playing game (RPG) as a pedagogical intervention to promote the learning of Molecular Geometry concepts, grounded in Jean Piaget’s theory of equilibration. This theoretical framework offers a constructivist, genetic, and epistemological perspective on how cognitive structures are reorganized during the learning process. To this end, we conducted a qualitative case study in which an RPG was designed and implemented with pre-service Chemistry teachers enrolled in a teacher education program at the Federal University of Piauí, in northeastern Brazil. The intervention sought to engage students in exploring key concepts such as molecular shape and geometry through collaborative and immersive gameplay. Data were collected using audio and video recordings, complemented by field diary notes, and subsequently transcribed and imported into MaxQDA^® for analysis. Applying content analysis, we identified the emergent analytical category of “understanding”. The results indicate that the RPG functioned as a meaningful learning tool, supporting conceptual understanding of Molecular Geometry and highlighting its potential to enrich instructional practices in Chemistry teacher education.

INTRODUÇÃO

Quadro 1
Anotações em um caderno de laboratório encontrado pelos jogadores

Se a Caroline ainda não estiver morta, vamos para o último desafio: sintetizando seus conhecimentos químicos, podemos afirmar que quais das assertivas abaixo estão corretas? 1. A molécula que contém a fórmula molecular PF3 é trigonal planar, pois, assim como BF3, tem fórmula VSEPR AX3. 3. A estrutura de Lewis da molécula de água possui 2 pares de elétrons livres no átomo central de oxigênio, o que faz com que a molécula tenha ângulo de ligação de aproximadamente 104,5º entre as ligações H-O-H. 5. A molécula de fórmula molecular CCl4 não possui nenhum de par de elétrons livres em seu átomo central (C), o que gera a fórmula VSEPR: AX4, fazendo com que a molécula tenha geometria tetraédrica e provável ângulo de ligação de 109,5º entre as ligações Cl-C-Cl. 7. É possível prever que a estrutura de Lewis de PCl3 não apresenta nenhum par de elétrons livres em seu átomo central (o átomo menos eletronegativo da fórmula molecular), o que faz com que a fórmula VSEPR dessa molécula seja AX3 e, consequentemente, sua geometria seja trigonal planar com ângulos de ligação entre Cl-P-Cl correspondendo a 107º. A soma dos números que corresponde às alternativas verdadeiras é o último algarismo da senha de 5 dígitos para abrir a caixa de metal onde está Caroline.

O jogo de RPG (do inglês, role-playing game) é um jogo de produzir ficção em que uma aventura é proposta por um narrador principal, denominado mestre, e interpretada por um grupo de jogadores chamados de personagens principais e personagens coadjuvantes.¹ Assim, o RPG vem sendo adotado como uma possibilidade para o processo de ensino e aprendizagem, uma vez que esses jogos, além de serem uma atividade lúdica para crianças, adolescentes e até adultos, possuem, também, potencial educativo que pode propiciar uma aprendizagem eficiente, isto é, uma aprendizagem que possibilite aos estudantes reconhecerem a linguagem química e a utilizar em seu cotidiano, além de aulas mais empolgantes e prazerosas que as ditas tradicionais como, por exemplo, aquelas aulas que fazem uso exclusivamente de quadro e pincel.² Dessa forma, o RPG atrelado à educação, ao requerer de seus jogadores um raciocínio lógico, articulado e explicitado por meio de falas dirigidas a diversos participantes, se constitui como uma atividade de grande importância para o desenvolvimento social e intelectual dos nossos educandos.³,⁴ Entretanto, para que o RPG possa ser utilizado com fins educacionais, exige-se a definição de objetivos educacionais claros e concisos que devem perpassar a missão da escola, bem como o ato pedagógico do professor.⁵

Assim, o RPG é de grande valia na Educação em Química, pois o jogo de RPG é uma atividade social, na qual os elementos participantes contribuem para a construção, em comum, de uma narrativa de aventura, observamos no cotidiano dessa prática, diversos momentos de interação do saber, seja ele científico ou não.⁶ Essa interação normalmente acontece a partir da intervenção de jogadores sobre a fala ou a ação dos companheiros de jogo, podendo ser na tentativa de considerar melhor as possíveis consequências de uma fala mal colocada ou uma ação tomada sem a devida atenção pelos seus personagens, ou ainda buscando explicar o contexto de uma cena narrada pelo mestre do jogo, entre tantas outras possibilidades.

Essa atividade social do RPG possibilita um caráter inteiramente cooperativo, uma vez que os jogadores só vão atingir o objetivo de determinado jogo se permanecerem unidos e se ajudando de forma mútua.⁷ Além disso, os referidos autores destacam que a potencialidade observada no jogo de RPG em atender, simultaneamente, às diferentes demandas encontradas na sala de aula de Química é grande, uma vez que é possível realizar a aventura de RPG, que pode ou não abarcar diferentes conteúdos, com vários grupos de estudantes, que se articulam para possibilitar o sucesso do jogo conduzindo-os, portanto, a uma possível aprendizagem.

O RPG na Educação em Química possibilita, também, que o estudante discuta amplamente diversos conceitos científicos durante a realização do jogo, de modo que o conceito que, muitas vezes, não está claro para o estudante começa a ter um significado quando ele o discute com os outros jogadores, além das várias intervenções do mestre, aprofundando as discussões e levando o estudante a um melhor aproveitamento do referido conceito e a sua consequente compreensão.²,⁸ Por isso, é importante que os mestres da aventura a ser utilizada nas aulas de Química sejam os professores de Química e que eles dominem bem o conteúdo a ser trabalhado no jogo para suprir os possíveis erros e/ou enganos conceituais durante as partidas de RPG.⁸ Dessa forma, são muitos os jogos de RPG que costumeiramente são utilizados tanto no Ensino Médio quanto no Ensino Superior para as mais diversas finalidades, sendo o destaque o fortalecimento do processo de ensino e aprendizagem.⁸,⁹ Assim, este artigo tem como objetivo compreender como um jogo de RPG pode possibilitar o ensino e aprendizagem de Geometria Molecular segundo a Teoria da Equilibração em estudantes de Licenciatura em Química.

Para que as estruturas lógico-matemáticas possam ser apreendidas pelos indivíduos, Piaget nos traz a Teoria da Equilibração que tem como ponto de partida a definição de esquema e os processos de assimilação, acomodação, equilibração e reequilibração.¹⁰ Logo, esquemas ou schème (do original em francês) são as estruturas das ações que podem ser semelhantes ou análogas àquelas já presentes na estrutura de cognição do indivíduo como, por exemplo, sucção (nutritiva ou não), preensão, reunião de objetos que estão presentes desde o estágio sensório motor até ao de operação formal.¹¹ Além disso, é importante destacar que os esquemas são estruturas de ação que evoluem de simples manipulações concretas até operações mentais reversíveis, possibilitando à criança construir noções de quantidade física e alcançar a conservação.¹² De forma análoga, a conceituação, por exemplo, de átomos e elétrons podem ser visualizados como um esquema referente ao estágio das operações formais. O esquema dar-se-á por meio de um processo contínuo de interação entre o sujeito e o meio, em que começa a aparecer a noção da continuidade entre o biológico e o cognitivo.¹⁰

Na Teoria da Equilibração, esse processo de conduzir os esquemas novos e/ou complementares à estrutura de cognição do sujeito é denominado de assimilação e entendido em amplo sentido como uma integração às estruturas prévias ou a consolidação de uma estrutura totalmente nova na estrutura cognitiva do indivíduo, que seria, consequentemente, a assimilação de um determinado esquema.¹⁰ Contudo, somente a assimilação não garante que o estudante aprenda, mas a aprendizagem pode ocorrer pelo processo de formação de um novo equilíbrio proveniente da perturbação formada por um equilíbrio entre assimilação e acomodação.¹² Sendo mais claro, a aprendizagem na teoria da equilibração está relacionada com a formação de uma nova adaptação oriunda do desequilíbrio daquilo que era um equilíbrio entre assimilação e acomodação.¹³

O processo de acomodação envolve a modificação do esquema assimilado de forma profunda ou complementar, sendo rápida e direta ou proceder apenas por tentativas longas com seleção e regulação das ações.¹⁴ Portanto, o processo de acomodação na estrutura mental do sujeito ocorre por meio de diferenciações em função do objeto assimilado.¹⁴ Ou seja, suponhamos que exista na estrutura de cognição o esquema A que já fora assimilado em um primeiro momento, em seguida é assimilado outro esquema que chamaremos de A’, fazendo com que o esquema A seja acomodado por meio da diferenciação de A’. Consequentemente, A’ será acomodado da diferenciação com outro esquema como, por exemplo, A” e assim sucessivamente.¹⁴

Dessa forma, percebemos que a assimilação e a acomodação são dois polos de uma interação entre o organismo biológico e o meio social, que é a condição para todo o funcionamento biológico e intelectual do indivíduo.¹³ Essa interação entre assimilação e acomodação é denominada de adaptação e de acordo com o referido autor ela reside entre assimilação e acomodação que é um equilíbrio progressivo.¹³ A perturbação deste equilíbrio com a formação de um novo equilíbrio por meio da assimilação e acomodação de um novo e/ou complementar esquema possibilita a aprendizagem e consequente desenvolvimento do indivíduo.¹³

Logo, a aprendizagem dar-se-á por assimilação e acomodação.¹⁴ Assim, o indivíduo constrói esquemas de assimilação mentais para abordar a realidade, pois todo esquema de assimilação é construído e toda abordagem à realidade supõe um esquema de assimilação. Quando a estrutura cognitiva assimila, ela incorpora a realidade a seus esquemas de ação, incorporando-se ao modelo, mas no processo de assimilação a mente não se modifica, o conhecimento que se tem da realidade não é modificado.¹³ Em alguns casos os esquemas de ação não conseguem assimilar determinada situação da realidade, o que faz com que a mente desista de assimilar ou, então, faça uma modificação.¹³ Tal modificação é chamada de acomodação.¹³ Para Piaget,¹³ é por meio das acomodações que há a construção de novos esquemas de assimilação e, portanto, ocorre o desenvolvimento cognitivo.

Não há acomodação sem assimilação, pois a acomodação é a reestruturação da assimilação e o equilíbrio entre assimilação e acomodação é a adaptação à situação.¹⁴ Logo, as experiências acomodadas dão origem a novos esquemas de assimilação e um novo estado de equilíbrio é atingido, isto é, novas experiências não assimiláveis levarão a novas acomodações e à equilibração (adaptação).¹⁴ No processo de equilibração existem três níveis de interação com o objeto, são eles: INTRA, INTER e TRANS, em que na interação INTRA o sujeito é obrigado inicialmente a assimilar os dados desse domínio aos seus próprios esquemas (ação ou conceitual) e sua análise implica uma equilibração elementar entre a sua assimilação aos esquemas do indivíduo e a acomodação destes às propriedades objetivamente dadas.¹⁵,¹⁶ No nível de interação INTER os novos esquemas construídos não permanecem isolados, pois o processo assimilador levará a incorporações recíprocas e as exigências da equilibração se impõem aos sistemas assim ligados, envolvendo formas relativamente estáveis de coordenações e transformações.¹⁶ Já a interação TRANS só alcança sistemas de interações em que as diferenciações podem ser engendradas em vez de serem submetidas, sendo, portanto, a única forma de harmonizar essas interações internas.¹⁶

No que se refere ao ensino de Química com base na teoria piagetiana, uma escolha cuidadosa dos esquemas de assimilação é essencial para não tornar o diálogo de ensino indevidamente desequilibrado. Dessa maneira, o professor não pode usar seus esquemas de assimilação e ignorar os do estudante, mas considerar os esquemas prévios ou conhecimentos prévios, do estudante. Outro aspecto para o ensino de Química na mencionada teoria é que tal ensino deve ser acompanhado de ações e demonstrações e, sempre que possível, deve dar aos alunos a oportunidade de agir por meio de atividades como a experimentação investigativa e/ou atividades como, por exemplo, o jogo desenvolvido e descrito neste artigo que por ser cooperativo e envolver ações que partem da realidade, isto é, incorporação no ambiente real do jogo, possibilita a argumentação e o pensamento crítico em uma perspectiva contextualizada, em que os estudantes analisaram e discutiram em conjunto as questões levantadas pelo jogo em um processo de troca de conhecimentos, o que pode preparar esses estudantes para uma participação ativa, crítica e argumentativa na sociedade.¹⁷

METODOLOGIA

Elaboramos e contruímos um jogo de RPG do tipo live action que tinha como objetivo educativo possibilitar aos estudantes bolsistas do Programa de Iniciação à Docência de diferentes períodos do curso de licenciatura em Química da Universidade Federal do Piauí a aprendizagem e/ou reforço de conceitos relacionados à forma e geometria das moléculas por meio de uma ordem crescente de complexidade em relação aos conteúdos envolvidos no jogo, assim esse RPG se constituiu como um jogo didático, pois o seu objetivo está atrelado ao reforço da mencionada temática, tendo em vista que os estudantes que participaram do RPG já haviam estudado os conceitos presentes no jogo.

Decidimos utilizar a temática de forma e geometria das moléculas devido à grande dificuldade que alguns dos referidos estudantes apresentam em conteúdos como esse e em outros temas envolvendo conceitos básicos de Química. Para chegarmos à temática escolhida, consultamos o Sistema Integrado de Gestão de Atividades Acadêmicas (SIGAA) que nos possibilitou visualizar o mapa de aprovação e reprovação dos estudantes da licenciatura em Química nas disciplinas de Química Geral I e Química Geral II. Com esse diagnóstico, percebemos uma tendência alarmante: entre os anos de 2013 e 2024, há um índice de reprovação de mais de 70% dos estudantes em cada uma das disciplinas, sendo a mais problemática a Química Geral I (74% de estudantes reprovados), seguida de Química Geral II (68% de estudantes reprovados).

Com o intuito de reforçar os conceitos relacionados à forma e à geometria molecular, participaram da aventura de RPG, de forma voluntária, 29 estudantes do PIBID (Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência) que se dividiram por questões de afinidade entre eles em 5 grupos, os quais intitulamos de G1, G2, G3, G4 e G5 e seus componentes nomeados de E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, assim por diante, sendo que G1 foi composto de E1 a E5; G2 de E6 a E10; G3 de E11 a E17; G4 de E18 a E22 e G5 de E23 a E29. Para coletar os dados referente às participações dos grupos de estudantes, utilizamos: gravadores de áudio, tripé e telefone celular para gravar em áudio e vídeo a participação dos estudantes; observação não participante e entrevista não estruturada com cada jogador. Optamos por escolher tais técnicas para a coleta de dados, tendo em vista que a gravação em áudio e vídeo possibilita ao pesquisador captar com detalhes os dados, envolvendo grupos de pessoas com uma vasta riqueza de detalhes.¹⁸ Além disso, a entrevista e a observação não participantes são técnicas que permitem a captação imediata da informação desejada, praticamente com qualquer tipo de informante e sobre os mais variados tópicos.¹⁹ Dessa forma, a gravação em áudio e vídeo, as entrevistas e a observação não participantes se complementam para evidenciar se os estudantes que participaram do jogo de RPG alcançaram cada um dos objetivos educativos presentes em cada um dos desafios do jogo e se ele possibilitou algum tipo de aprendizagem, isto é, se atingiu, portanto, o seu objetivo.

Após a coleta dos dados, eles foram transcritos para o software de edição de texto Microsoft Word 365^® (Microsoft Windows, Estados Unidos, 2021) e depois os importamos para o software de análise MaxQDA^® (Verbi Software, Alemanha, 2023) que é um software de análise de dados qualitativos que possibilita categorizar unidades para serem analisadas em tempo real.¹⁹,²⁰ Contudo, ele não faz a análise dos dados sozinho, sendo necessário que o pesquisador tenha em mente o constructo metodológico que utilizará para fazer a sua análise que em nosso caso foi a análise de conteúdo (AC), que é uma técnica de investigação de dados qualitativos que tem por finalidade a descrição objetiva e sistemática do conteúdo manifesto da comunicação falada e/ou escrita por meio da inferência de significados.²¹ A escolha da AC deu-se devido a essa técnica de análise de dados proporcionar a interpretação de diferentes discursos, baseando-se na inferência e dedução, nos levando ao não aparente que está retido em qualquer mensagem como é o caso das conversas e falas dos nossos estudantes durante as partidas do jogo de RPG, o que contribuiu para avaliarmos se o nosso jogo de RPG conseguiu atingir seu objetivo.²¹ Por isso, foi por meio dessa técnica de análise de dados e de sua esquematização no mencionado software que identificamos a posteriori a categoria de análise denominada de: entendimento, que está relacionada com a capacidade que o jogo tem para proporcionar aos estudantes a aprendizagem de conceitos envolvendo, entre outras coisas, a forma e a geometria das moléculas.

Para que isso pudesse acontecer, a aventura de RPG envolvia descobrir uma senha numérica contendo 5 dígitos para abrir uma caixa térmica onde estava presa a gerente (Caroline) da empresa fictícia denominada Purdue Produtos Químicos, para evitar que ela fosse morta, pois a cada 5 minutos que se passava a caixa aumentava a sua temperatura em 1 °C. Para descobrir essa senha, os estudantes deveriam interpretar os personagens de uma equipe de peritos científicos da Polícia Federal e encontrar no laboratório de ensino de Química Geral 6 desafios e solucioná-los com a finalidade de encontrar um dígito da senha nos primeiros 5 desafios e colocá-los na ordem correta no 6º desafio.

O primeiro desafio estava localizado em uma estante de reagentes com a seguinte orientação: “Vamos ao primeiro desafio: Se você conseguisse desenhar a estrutura de Lewis das fórmulas moleculares presentes nos três frascos localizados dentro desta estante, qual das três fórmulas teria o menor número de pares de elétrons isolados no Xenônio, que é o átomo central?”. Esse primeiro desafio tinha como objetivo conhecer a construção e representação da estrutura de Lewis de fórmulas moleculares que, na teoria, se configura como uma exceção à regra do octeto.¹⁸ Nesse desafio, havia três frascos de reagentes, em que cada um correspondia aos seguintes reagentes: XeOF₄, XeF₄ e XeOF₂, respectivamente.

O segundo desafio estava disposto em um quadro branco localizado ao lado da estante de reagentes e tinha como objetivo compreender a construção de fórmulas valence shell electron-pair repulsion (VSEPR) por meio da extrapolação do conhecimento acerca da representação das estruturas de Lewis. Para encontrar o número proveniente desse desafio, os estudantes deveriam ler o seguinte enunciado que estava grafado no quadro: “A partir das estruturas de Lewis que você desenhou no 1º desafio, organize o quebra-cabeças abaixo para prever a fórmula VSEPR das mencionadas estruturas. Quantas são as fórmulas diferentes uma da outra?”. As peças do quebra-cabeças eram: A, A, A, X₃, X₄, X₅, E, E₂ e E₂. É importante destacar que o quebra-cabeças presente nesse desafio não se constitui como uma atividade mecânica de cunho tradicional, pois os estudantes trabalharam com construção de fórmulas VSEPR, utilizando as “peças” representadas no quadro-branco e não somente a simples combinação de imagens, o que pode possibilitar um pensamento crítico e teórico acerca das possíveis combinações para a proposição de fórmulas VSEPR.

O terceiro desafio tinha como objetivo aplicar os conhecimentos relacionados à representação da estrutura de Lewis com a previsão da fórmula VSEPR de diversas fórmulas moleculares para identificar a geometria esperada de tais moléculas. Esse desafio estava localizado sob uma das bancadas do laboratório na forma de peças de um kit de modelo molecular. As peças eram: 6 bolas brancas representando o átomo de hidrogênio, 1 bola preta representando o átomo de carbono, 1 bola amarela representando o átomo de enxofre, 6 conectores representando as ligações simples e 2 nuvens representando a nuvem eletrônica, conforme nos mostra a Figura 1.

Figura 1
Representação das peças do modelo molecular localizado na bancada do laboratório

Além das peças do modelo molecular mostradas na Figura 1 havia um reprodutor de áudio que quando tinha o botão play pressionado se ouvia a seguinte narração: “Quantas representações moleculares existentes possuindo a geometria molecular do tipo trigonal piramidal é possível construir com as peças deixadas sob esta bancada?”.

O quarto desafio estava localizado em um QR-Code fixado no exaustor do laboratório e tinha como objetivo analisar diferentes estruturas moleculares para apontar seus principais ângulos de ligação. Ao ler o QR-Code com o celular apareceu um vídeo com a seguinte informação: “Considere as fórmulas moleculares representadas: CH₄, BF₃, GeCl₄, NH₃, CO₂ e CH₂O. Qual o resultado da soma da quantidade de moléculas que apresentam ângulo de ligação igual a 109,5° com a quantidade de moléculas com ângulo de ligação de 120°?”.

O quinto desafio, que estava localizado em um caderno de anotações de laboratório sob uma das bancadas e tinha como objetivo sistematizar os conceitos teóricos de Geometria Molecular para prever diversas informações acerca de ângulos, estruturas de Lewis, geometrias e fórmulas VSEPR de diferentes compostos moleculares. Para isso, os estudantes encontraram as seguintes anotações em um caderno de laboratório.

O sexto desafio proposto na aventura de RPG tinha como objetivo avaliar qual a resposta correta para o objetivo proposto desde o início do jogo de RPG, isto é, descobrir qual a senha de 5 algarismos de 1 a 9 que não se repetem entre si para abrir a caixa térmica e liberar a gerente da Purdue Produtos Químicos.

Discutiremos, a seguir, como foi a participação dos estudantes que participaram do jogo de RPG proposto.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A categoria entendimento está relacionada com a capacidade que o jogo tem para investigar o conhecimento dos estudantes a respeito de conceitos envolvendo, entre outras coisas, a forma e a geometria das moléculas. Assim, transcrevemos, a seguir, um trecho da conversação dos participantes E3 e E5 do Grupo 1:

• 1. E5: esse aqui (apontado para a fórmula molecular presente no frasco 1) vai sobrar só um (se referindo a

• 2. um par de elétrons).

• 3. E3: é fica só um mesmo. É então é o XeOF₄.

• 4. E5: esse daqui ó (apontando para a estrutura de Lewis do XeOF₄ que desenhou).

• 5. E3: esse daqui (apontando para a estrutura de Lewis do frasco 2) fica com 02 e esse aqui (apontando

• 6. para a estrutura de Lewis do frasco 3) fica com 02 também.

Nesse trecho, podemos perceber que, pelo menos, os estudantes E3 e E5 - já que foram os únicos que verbalizaram - compreenderam o enunciado do desafio, isto é, representar a estrutura de Lewis a partir das fórmulas moleculares presentes nos frascos localizados dentro do armário. Ou seja, desenhar a estrutura de Lewis do oxitetrafluoreto de xenônio (XeOF₄, localizado no frasco 1), tetrafluoreto de xenônio (XeF₄, localizado no frasco 2) e oxidifluoreto de xenônio (XeOF₂, localizado no frasco 3) e apontar a quantidade de elétrons livres e/ou desemparelhados no átomo de xenônio, que é o átomo central. Assim, percebemos, conforme nossas anotações em diário de campo, que o estudante E5 desenhou corretamente a estrutura de Lewis de XeOF₄ e verificou que nela sobraria apenas um par de elétrons livres no átomo central que, como dito no bilhete encontrado, é o xenônio. Confirmando a resposta de E5, temos o estudante E3, que também desenhou a estrutura corretamente em sua prancheta, além de representar a estrutura de Lewis de XeF₄ que estava localizada no rótulo do frasco 2 e de XeOF₂ que estava representada no frasco 3. Ao fazer essas representações, E3 constatou que a estrutura dos frascos 2 e 3 ficava com dois pares de elétrons em cada um dos átomos de xenônio da fórmula molecular. Assim, podemos inferir que E3 e E5 têm conhecimentos específicos acerca da representação das estruturas de Lewis de fórmulas moleculares, cujos elementos químicos presentes nelas estão localizados após o segundo período da tabela periódica, o que seria uma exceção à regra do octeto, em termos didáticos.²²

Assim sendo, inferimos que os estudantes E3 e E5, nos turnos 3 e 4, demonstraram ter conhecimento específico de construir e representar a estrutura de Lewis de determinadas fórmulas moleculares. Ainda sobre o primeiro desafio, o grupo 2 manteve o seguinte diálogo:

• 7. E6: então é o menor número de pares de elétrons?

• 8. E8: o menor número de pares de elétrons isolados no xenônio.

• 9. E9: esse daqui (se referindo ao XeOF₄) vai fazer uma dupla com o “O” e mais quatro ligações com o

• 10. flúor, pelo que eu... o menor pares de elétrons.

• 11. E6: pares de elétrons.

• 12. E9: no xenônio.

• 13. E9: ele (se referindo ao XeOF₄) faz quatro ligações e uma dativa com o oxigênio.

• 14. E6: aqui (se referindo ao XeF₄) todos se ligam e sobrou 02 pares.

• 15. E9: e nesse daqui (se referindo ao XeOF₄) também sobrou 02.

• 16. E10: sobrou tudo 02?

• 17. E9: não. Aqui (se referindo ao XeOF₄) é só um.

• 18. E6: é aqui (se referindo ao XeOF₄) é só um.

Nesse trecho, podemos perceber que os estudantes E6 e E8 tomam consciência da ação solicitada pelo desafio, isto é, encontrar a fórmula de Lewis com a menor quantidade de pares de elétrons livres no átomo de xenônio dentre as três fórmulas moleculares dadas. A tomada de consciência é oriunda da escolha e da esquematização representativa, o que já implica uma conceituação.¹⁵ Nesse caso, podemos perceber, no turno 09, que E9 entende o desafio proposto pelo RPG conceituando uma possível resposta por meio da esquematização de que a fórmula XeOF₄ faz quatro ligações e uma ligação “dativa” com o elemento oxigênio. Assim, essas esquematizações para a tomada de consciência e a condensação das ações em uma totalidade representativa envolve em um único ato as sucessões temporais que conduzem à formulação de termos novos ao problema para que os esquemas presentes nas ações sejam transformados em conceitos móveis suscetíveis a serem compreendidos e representados.¹⁵

Na realidade, a esquematização é feita interiormente e é uma conceituação com tudo o que engloba as transformações dos esquemas em noções propriamente ditas, por mais simplistas que sejam.¹⁵ Desse modo, o fato de o estudante utilizar a expressão “ligação dativa”, que atualmente não é mais utilizada pelos estudos sobre teoria da ligação, não impede que o estudante esquematize o enunciado do desafio, interiorize os esquemas presentes no desafio para conceituar uma possível resposta ao desafio e manifestá-la de forma verbal. É válido esclarecer que esquemas na Teoria da Equilibração são um organizador da ação cognitiva e faz menção ao que é possível ser generalizado por meio de uma atividade, e tem por objetivo tornar conhecidos os resultados da experiência. Desse modo, a noção de esquema desenvolve um papel primordial na explicitação do desenvolvimento cognitivo de um determinado estudante.²³

Durante a participação dos estudantes nesse trecho do jogo, percebemos, por meio das nossas observações não participantes, que os estudantes E6 e E9 desenharam as estruturas de Lewis de XeF₄ e XeOF₄, respectivamente. Dessa forma, tais estudantes notaram que as duas estruturas anteriormente citadas tinham dois pares de elétrons livres, conforme podemos perceber por meio das suas falas nos turnos 14 e 15. Contudo, tal percepção por parte de E9 está incorreta, uma vez que a estrutura de Lewis de XeOF₄ terá apenas um par de elétrons livres no átomo central de xenônio, conforme ilustrado na Figura 2.

Figura 2
Representação das estruturas de Lewis das fórmulas presentes no primeiro desafio do RPG

No entanto, como vimos na Figura 2, a substância XeOF₄ tem apenas um par de elétrons livres no átomo central de xenônio e isso foi percebido no turno 17 pelo participante E9, que se autocorrigiu afirmando que tal estrutura deve ter um par de elétrons livres em seu átomo central e essa autocorreção pode ter ocorrido devido a fala de E10 no turno 16 que questiona aos colegas E6 e E9 se de fato nas duas substâncias (XeF₄ e XeOF₄) sobrariam 02 pares de elétrons livres. Assim, essa pergunta de E10 (turno 16) pode ter levado a um desequilíbrio na estrutura cognitiva de E9 e de E6, levando-os a se autocorrigirem por meio de uma desequilibração causada pelo colega E10. Baseado nisso, inferimos que o jogo de RPG que os estudantes participaram pode possibilitar uma prática de autocorreção durante o seu decorrer, haja vista que, a todo momento, os estudantes precisam analisar e discutir as possibilidades de modo a não cometer um engano e errar a senha que libera a pessoa que está presa necessitando de ajuda. Essa autocorreção é entendida como regulação que é uma reação a uma perturbação que se refere, no trecho acima, à desequilibração na estrutura cognitiva causada por um dos estudantes (E10).¹⁴ Baseado nisso, a regulação pode se manifestar por meio da correção de um determinado conceito proposto de forma equivocada ou pelo seu reforço.¹⁴ No entanto, para que haja regulação, é preciso a intervenção de um regulador que como percebemos em E9 no turno 17, que se autorregulou por meio da conferência de sua resposta com o auxílio da fala do estudante E10 que no turno 16 faz uma indigação que leva os estudantes E06 e E09 a se autorregularem e proporem, portanto, a resposta esperada para o desafio de número 01, ou seja, E10 atua como regulador, nesse caso.¹⁴ Assim, entendemos que um jogo educativo para o ensino de Química que seja capaz de proporcionar autorregulação nos estudantes pode conduzi-los a um certo desenvolvimento cognitivo, pois os estudantes, ao fazerem a autorregulação, parecem buscar em suas estruturas cognitivas uma análise mais aprimorada para então chegar à resposta esperada para os desafios presentes no escopo do jogo.

A seguir, apresentamos um excerto extraído do grupo 3.

• 19. E12: então vamos lá...aqui tem que fazer a fórmula de Lewis de cada um. (se referindo às fórmulas

• 20. moleculares presentes nos frascos). “Qual das três fórmulas teria o menor número de pares de elétrons

• 21. isolados no xenônio, que é o átomo central?”

• 22. E16: isolado é que não faz parte da ligação.

• 23. E12: o xenônio faz uma dupla com o oxigênio e o flúor.

• 24. E16: o átomo central.

• 25. E12: gás nobre o xenônio né?! Então ele está na família...aqui (se referindo à tabela periódica que

• 26. estava em cima da bancada) galera a nossa ferramenta pra saber como que faz. Então ele está na

• 27. família 7A. Então ele vai ter 7 elétrons na camada de valência, então precisa de 1 elétron pra se

• 28. estabilizar. O flúor. E qual o outro que tá ligado aí?! É o oxigênio né?!

Em 22 e 23, é nítido perceber que E12 e E16 conseguem apontar algumas previsões à solução do desafio afirmando que o par de elétrons isolados são aqueles que não fazem ligação e o xenônio deveria fazer uma ligação dupla com oxigênio e o flúor. Dessa forma, inferimos que o jogo de RPG proporcionou aos estudantes possibilidades ao seu desenvolvimento cognitivo pela realização de associações entre os conhecimentos já disponíveis em suas estruturas cognitivas por meio de esquemas já existentes e isso pode ter ocorrido, pois durante essa partida esses estudantes, como verificamos em nossas observações não participantes, desenharam em suas pranchetas a estrutura de Lewis das fórmulas presentes nos frascos de reagentes com o intuito de identificar o posicionamento das ligações entre os átomos e a disposição dos pares de elétrons livres na estrutura.¹⁰

Dessa forma, entendemos que quando os estudantes representaram as estruturas de Lewis em suas pranchetas isso pode ter levado a estrutura cognitiva desses estudantes (E12 e E16) a buscarem elementos em esquemas já existentes para desenharem as referidas estruturas, haja vista que, como dito em nossa metodologia, esses estudantes já haviam cursado as disciplinas básicas de Química oferecidas pelo curso de licenciatura, o que pode ter feito com que esses estudantes tenham associado os conhecimentos já presentes em suas estruturas de cognição com o que estava sendo solicitado no 1º desafio, isto é, representar as estruturas de Lewis de algumas fórmulas moleculares.¹⁰ Essas associações, acompanhadas de inferências, são entendidas como uma assimilação e assimilar um conceito qualquer a um esquema confere a esse conceito um ou mais significados e é essa atribuição de significados que comporta um sistema complexo de inferências, mesmo se realizadas por constatação.¹¹

A seguir, transcrevemos um diálogo travado pelo grupo 5 durante o primeiro desafio.

• 29. E27: Eu leio. Em uma dessas três prateleiras existem três frascos com uma substância de xenônio. Se

• 30. você conseguir desenhar a estrutura de Lewis das fórmulas moleculares presentes nesses frascos, qual

• 31. das três fórmulas teria o menor número de raios de elétrons isolados no xenônio, que é o átomo central?

• 32. E23: O que que a questão manda fazer?

• 33. E27: A estrutura de Lewis.

• 34. E29: Não precisa de nenhum (se referindo a elétrons), mas eu acho que ele (se referindo ao xenônio) faz

• 35. expansão do octeto, então faz duas ligações. Ele faz duas, ele precisa só de uma, então...O átomo central

• 36. eu acho que-. Aí quando o oxigênio faz [...]

• 37. E27: Não, pois é, mas quatro, porque aqui (fazendo menção ao XeOF₂) ele vai fazer quatro [...]

• 38. E29: Já tem oxigênio.

• 39. E29: Aí fez 4, né. Esse daqui (XeOF₂). Pois é.

• 40. E29: Eu acho que seria... Porque exclui eles. Vai ser dois ligando, o xenônio faz parte, dois ligando com

• 41. o flúor e mais dois oxigênio. Aí esse daqui o oxigênio vai e aqui ele [...]

• 42. E26: É, ó, faz as duas mesmo. Esse daqui é com o primeiro.

• 43. E27: Então esse daqui vai ter que fazer com quatro.

• 44. E29: Ah não, disponíveis, né.

• 45. E23: É isolado.

Notamos, nos turnos de 29 a 33 desse trecho do diálogo proveniente do grupo 5, que as estudantes que participaram do jogo entenderam o comando do primeiro desafio no que diz respeito à representação das estruturas de Lewis das três fórmulas moleculares presentes nos frascos localizados na estante de reagentes. Percebemos, também, que E29, no turno 40, fez associações em relação às possibilidades para a realização de ligações entre as espécies químicas. Desse modo, verificamos que E29 afirma (turno 34) que o xenônio - átomo central, como dito por E27 no turno 37 - não precisará fazer ligação alguma, contudo pode fazê-la, devido à expansão do seu octeto. Inferimos que a estudante E29 faz uma associação esperada do ponto de vista da justificativa às possíveis ligações químicas a serem formadas.

Dessa maneira, entendemos, por meio da fala de E29, nos turnos de 34 até 36; de E27, por meio das falas presentes em 37 e 46, e de E26, no turno 42, que o jogo de RPG proposto foi capaz de investigar o entendimento dessas estudantes (E26, E27 e E29) acerca das possibilidades de ligações entre diferentes átomos e da necessidade de expansão do octeto de tais espécies. Baseado nesses dados, inferimos que as estudantes E26, E27 e E29 possuem conhecimento da necessidade de expansão do octeto de determinadas substâncias. O motivo que nos faz inferir que as mencionadas estudantes possuem tal conhecimento é que em seus comportamentos é possível perceber situações de investigação, nas quais se percebem a evocação e a associação de ideias, materiais ou fenômenos presentes na estrutura cognitiva das estudantes. Por isso, acreditamos ser perceptível que tais associações ocorreram quando E26, E27 e E29 fizeram proposições a respeito das possíveis ligações formadas, além do motivo pelo qual ocorreria, como foi visto na questão mencionada por E29, no turno 35, sobre a expansão do octeto do átomo de xenônio.

Logo, as associações estão relacionadas ao conceito de assimilação da Teoria da Equilibração; já as evocações são um resgate voluntário feito pela memória que pode desencadear o conhecimento.²³ Desse modo, inferimos que a evocação pode estar relacionada ao conceito de equilibração da teoria piagetiana, isto é, a evocação seria a equilibração que, por sua vez, explica o desenvolvimento cognitivo do sujeito, por meio da aprendizagem de um determinado conhecimento.¹⁴ A aprendizagem, segundo Piaget, pode ser compreendida a partir do processo de equilibração, que não deve ser entendido apenas como um conceito, mas como um dos principais eixos estruturantes de sua teoria.¹⁴ Para o autor, o desenvolvimento antecede a aprendizagem: o sujeito primeiro se desenvolve cognitivamente para, então, aprender.¹⁴ O processo de equilibração ocorre em diferentes níveis: o nível INTRA, que se refere à aplicação e repetição de um mesmo esquema de ação em situações variadas; o nível INTER, caracterizado pela coordenação entre diferentes esquemas, resultante da interação entre ações distintas; e o nível TRANS, considerado o mais avançado, no qual os esquemas não apenas se coordenam, mas se integram em uma rede organizada de operações reversíveis.¹⁶ É nesse estágio que o sujeito consolida noções como conservação, proporcionalidade e compensação, próprias das operações lógicas formais.¹⁶

O equilíbrio dos sistemas cognitivos que ocorre na teoria da equilibração é diferente de um equilíbrio mecânico conservado sem modificações, ou, se houver tal modificação, ela daria origem a uma moderação somente, e não a algum tipo de compensação, por exemplo.¹⁴ Resulta disso que a equilibração dos sistemas cognitivos é formada por esquemas cujo alcance e entendimento são passíveis de assimilação e acomodação, resultando nas noções de perturbação e reação compensatória dos instrumentos ora assimilados e acomodados.¹⁴ Dito de outra forma, o equilíbrio entre assimilação e acomodação é compreendido como Teoria da Equilibração pertencente à epistemologia genética de Piaget.¹³ No entanto, o conhecimento e/ou aprendizado não é construído por meio da equilibração, mas com a ajuda de novas assimilações que perturbam o referido equilíbrio que buscará, consequentemente, novas equilibrações entre assimilação e acomodação serão feitas por meio de novas diferenciações.¹³ Dessa forma, entendemos, por meio dos turnos 37 até 42, que o jogo pode ter proporcionado às estudantes E26, E27 e E29 realizarem equilibrações, desequilíbrios e reequilíbrios podendo, como vimos, levar ao desenvolvimento das estruturas cognitivas, isto é, construção do conhecimento. Inferimos que esse conhecimento foi produzido devido às discussões entre E26, E27 e E29 envolverem as possibilidades de ligações dos respectivos átomos das fórmulas moleculares contendo xenônio presentes no primeiro desafio do RPG.

Com base nisso, percebemos que pode ter ocorrido um desequilíbrio entre a acomodação e a assimilação referente aos esquemas de teoria da ligação química que E27 e E29 estudaram em disciplinas como Química Geral e Química Orgânica, anteriormente.¹³,¹⁴ Assim, acreditamos que esse possível desequilíbrio causado pelas informações contidas nas fórmulas moleculares localizadas nos frascos pode ter conduzido a uma nova equilibração na estrutura cognitiva das estudantes produzindo, portanto, conhecimento, haja vista que - por meio das nossas observações não participante - os estudantes do grupo 5 conseguiram representar todas as três estruturas de Lewis, conforme disposto na Figura 2, e encontrar qual substância tem o menor número de pares de elétrons isolados no átomo de xenônio. Dessa forma, inferimos que o jogo de RPG pode possibilitar novas equilibrações, sobretudo do tipo INTRA, ou perturbações em um equilíbrio anteriormente formado, o que é um fato positivo, uma vez que a perturbação de um equilíbrio formado pela acomodação e assimilação é gerador de conhecimento, ou seja, de desenvolvimento cognitivo.¹⁶ Além disso, entendemos que esse jogo de RPG só poderá propiciar conhecimentos se for utilizado como jogo educativo didático, pois as reequilibrações de cada uma das estruturas desequilibradas entre assimilação e acomodação devem comportar uma correspondência entre os esquemas a serem assimilados e acomodados para voltar com o equilíbrio novamente.¹⁴ Da mesma forma, as estudantes E26, E27 e E29 não teriam sido capazes de produzir o conhecimento que produziram (representação das estruturas de Lewis) se elas não tivessem tido contato previamente com essa temática, pois não teriam o esquema “ligação química (A)”, em sua estrutura cognitiva. Logo, não seria possível perturbar o equilíbrio (A) por meio do esquema “representar estruturas de Lewis (A’)” sendo que o esquema (A) ainda não existia.

Apresentaremos o seguinte diálogo oriundo da participação dos estudantes do grupo 1 no segundo desafio.

• 46. E2: A partir das estruturas de Lewis que você desenhou no 1º desafio, organize o quebra-cabeças abaixo

• 47. para prever a fórmula VSEPR das mencionadas estruturas. Quantas fórmulas são diferentes uma da

• 48. outra?

• 49. E2: acho que é tipo uma combinação com essas letras aqui (apontando para as peças do quebra-cabeça

• 50. representadas no quadro). Aí combina com E com A, né não?!

• 51. E3: não porque assim, pegando as primeiras estruturas (se referindo ao 1º desafio) o que tem um par de

• 52. elétrons livres é o XeOF₄ então tem quantos ligantes? 05! Então seria AX₅E, porque ficou um par de

• 53. elétrons, o E é o par de elétrons.

• 54. E5: “pera aí”, “pera aí”... primeiro me explica isso aqui. O “A” é o que?

• 55. E3: o A é o átomo central.

• 56. E5: que no caso é o X?

• 57. E3: não, é o Xenônio.

• 58. E5: então A é o Xenônio?!

• 59. E3: exatamente.

• 60. E5: e o X é o que?

• 61. E3: o X é o número de ligantes.

• 62. E5: que no caso são os ligantes?

• 63. E3: pode ser X₅, X₃ ou X₄.

• 64. E5: e o E?

• 65. E3: o E é o par de elétrons livres.

• 66. E4: que no caso é só 1.

Esse trecho mostra-nos que E2, ao ler o enunciado escrito no quadro branco (turnos 46 a 48), consegue interpretá-lo nos turnos 49 e 50 e tem sua interpretação confirmada por meio da análise da extrapolação feita por E3 nos turnos 51 até 53, apesar de E3 apresentar o enunciado de forma mais abrangente para o grupo. Em seguida, percebemos que E3 - nos turnos 55, 61 e 65 - foi explicando para E5 o significado de cada uma das letras (A, E e X) pertencentes à fórmula VSEPR que estavam representadas no quadro branco. Assim, é possível inferir que E3 compreende os aspectos concernentes à teoria de repulsão dos pares de elétrons na camada de valência. Tal inferência pode ser verdadeira, uma vez que E3 compreende, de fato, o que explicou para o grupo nos turnos 55, 61 e 65, pois a teoria VSEPR tem como fórmula geral AX_nE_m e é utilizada para identificar as diferentes combinações de átomos e pares isolados ligados ao átomo central, sendo que A é o átomo central, X o número de ligações no átomo central e E a quantidade de elétrons livres no átomo central.²¹

Desse modo, a compreensão mostrada por E3 pode estar relacionada aos processos de assimilação e acomodação da perspectiva da Teoria da Equilibração. A assimilação é um processo que atribui ao esquema significações e essa atribuição de significados propicia o surgimento de um sistema complexo de inferências, ou seja, assimilar é a associação acompanhada de uma inferência e é realizada do meio externo para o meio interno do indivíduo.²⁴ Já a acomodação é a diferenciação entre os últimos esquemas assimilados para complementar ou adicionar novos esquemas, isto é, tal processo ocorre do meio interno do sujeito para o meio externo, o contrário, portanto, da assimilação.²⁴ Sendo assim, no segundo desafio presente no jogo de RPG, as peças do quebra-cabeça sob a forma de letras: A, X₃, X₄, X₅, E e E₂ estavam desenhadas no quadro branco, e podem ser entendidas por E3 como “esquema”, que aqui chamaremos de X. Logo, o referido estudante pode ter assimilado esse esquema X por meio da incorporação de tal esquema em sua estrutura cognitiva, fazendo com que esse esquema fosse incorporado a um esquema pré-existente que nomearemos de X’.¹¹ Esse esquema pré-existente pode ser oriundo de estudos anteriores nas diversas disciplinas na qual E3 deve ter participado durante seu curso de Licenciatura em Química. Assim, ao assimilar X em X’, a estrutura cognitiva de E3 deve ter acomodado X por meio da diferenciação de X com outro esquema qualquer (Y), uma vez que os processos de assimilação e acomodação podem ocorrer um na sequência do outro, pois a assimilação e a acomodação são os dois polos de uma interação entre o organismo e o meio, a qual é a condição de todo o funcionamento biológico e intelectual do sujeito.¹⁴ Baseado nisso, entendemos que o jogo de RPG mencionado possibilita os processos cognitivos de assimilação e acomodação, como explicitamos anteriormente.²⁵ Mas pode propiciar, também, a equilibração, haja vista que a ideia de acomodação está relacionada à equilibração, pois é comum haver como consequência dos processos cognitivos a equilibração entre acomodação e assimilação.¹⁴

O terceiro desafio ensejava que os estudantes conseguissem construir moléculas existentes de geometria molecular: trigonal piramidal, com o auxílio de algumas peças de um kit de modelo molecular (Figura 1) disponível sob uma bancada do laboratório onde aconteceu a aventura de RPG. Como objetivo, esse desafio visava avaliar a capacidade que os estudantes têm de aplicar os conhecimentos relacionados à representação da estrutura de Lewis, juntamente com a previsão da fórmula VSEPR, para identificar a geometria esperada de diferentes moléculas. Assim, veremos, a seguir, um trecho transcrito desse desafio em que participaram estudantes do grupo 1:

• 67. E4: (Aperta o gravador e escuta) Caroline é possível construir quantas representações moleculares

• 68. existentes com a geometria: trigonal piramidal com as peças deixadas sob essa bancada?

• 69. E3: trigonal piramidal.

• 70. E5: é assim mesmo (apontando para a representação estrutural do CH₃^-).

• 71. E4: e se for assim? (faz com os modelos moleculares uma representação de um metano).

• 72. E2: não porque seria tetraédrico.

• 73. E5: isso fica 4.

• 74. E3: é só que do mesmo jeito [...].

• 75. E5: é só vai ser duas.

• 76. E4: e se eu colocar uma peça em outro (se referindo ao átomo central).

• 77. E5: mesmo assim vai ser 2.

• 78. E4: é.

• 79. E5: e se for esse (faz uma representação do CH₂).

• 80. E3: é mais isso é repulsão eletrônica, os pares de elétrons vão repelir as ligações para baixo, formando

• 81. o trigonal piramidal.

• 82. E3: se não tivesse a nuvem aqui (aponta para a representação da nuvem eletrônica do modelo molecular)

• 83. ele seria geometria plana.

• 84. E5: não, seria como angular.

• 85. E3: isso.

• 86. E2: só que é trigonal piramidal.

• 87. E5: então é 2 né?!

• 88. E4: de qualquer forma vai ficar 2.

• 89. E2: isso, ficam duas mesmo.

Nesse trecho, percebemos, no turno 88, que o estudante E3 tomou para si o conceito trigonal piramidal dentre todas as outras palavras narradas pela voz que vinha do gravador. Inferimos que isso demonstra um raciocínio rápido e resolutivo, isto é, que tenta captar de forma sistemática somente as informações necessárias para resolver um problema e/ou situação. Essa sistematização apenas de informações necessárias é típica das contribuições do jogo, haja vista que o jogo contribui para desenvolver o espírito construtivo, a imaginação e a faculdade de sistematizar.²⁶ Assim, nos turnos 82 e 87, os estudantes E3 e E5 montaram os modelos moleculares de modo a formar duas estruturas, sendo uma para cada um dos estudantes. Como vimos na seção “Metodologia”, o terceiro desafio estava localizado sob uma das bancadas do laboratório, onde havia seis esferas brancas com um furo representando os átomos de hidrogênio; uma esfera preta contendo quatro furos referente ao átomo de carbono; uma esfera amarela contendo quatro furos fazendo menção ao enxofre; duas peças referentes às nuvens eletrônicas, e seis barras que faziam referência à ligação simples. Dessa forma, esperava-se que os estudantes montassem duas estruturas existentes contendo a geometria trigonal piramidal, ou seja, o íon metil (CH₃^-) e a fosfina (PH₃), conforme disposto na Figura 3.

Figura 3
Representação das geometrias moleculares das substâncias PH₃ e CH₃^-

Assim, eles montaram a estrutura tridimensional do ânion metil (CH₃^-) no turno 82, como mostra a Figura 3, e a estrutura do gás metano (CH₄) no turno 86. Contudo, E4 foi advertido por E2, em 88, que sua montagem estava incorreta, pois formaria uma molécula com geometria tetraédrica. Essa interferência de E2 é importante, pois proporcionou ao estudante E4 um desequilíbrio em sua estrutura cognitiva, fazendo-o perceber que a sua interpretação e montagem da representação molecular estava incorreta. Logo, E5 (turno 89) chegou à conclusão de que apenas duas estruturas seriam possíveis com a geometria molecular do tipo trigonal piramidal. Uma ação diferente, mas relacionada a de E3, em 93 e 98, pode ser visto neste trecho em que participaram estudantes do grupo 2:

• 90. E7: deixa eu apertar aqui... Caroline é possível construir quantas representações moleculares existentes

• 91. com a geometria molecular do tipo: trigonal piramidal, com as peças deixadas sob esta bancada? Então

• 92. agora a gente vai ter que montar.

• 93. E9: vamos ter que montar as estruturas... aí lembrei que a trigonal piramidal [...]

• 94. E7: pode ser o NH₃.

• 95. E7: pode ser o NH₃?

• 96. E9: NH₃ pode ser. Piramidal é formada quando o átomo central apresenta um par de elétrons livres e

• 97. com três ligantes. Então ela tem que ter um átomo central e três ligantes e um par de elétrons livres. A

• 98. amônia é um exemplo, a geometria tem uma estrutura e a gente pode ter essa (se referindo ao PH₃)... então

• 99. a gente pode montar 2.

• 100. E7: quantas pode montar?

• 101. E9: duas. É o segundo dígito que a gente tem. Mas, não sabemos em qual posição dos cinco está.

Percebemos, no turno 93 que, quando E9 mencionou a estrutura trigonal piramidal, rapidamente E7 afirmou (turno 94) que poderia ser a molécula de amônia (NH₃). Logo em seguida, essa última estudante transformou sua afirmação em uma pergunta: “pode ser o NH₃?” (turno 95), que foi respondida positivamente por E9, que destacou que a geometria piramidal é formada quando há elétrons livres no átomo central e apresenta três ligantes, portanto, a amônia seria um exemplo, juntamente com a molécula de fosfina (PH₃), que essa estudante montou com as peças presentes na bancada do laboratório. Nessa perspectiva, E9 pode ter relacionado a quantidade de ligantes do átomo central da molécula com a quantidade de elétrons livres nesse átomo para predizer a geometria das moléculas (turnos 98 e 99). Assim sendo, inferimos que, tanto E3 como E9, aplicaram seus conhecimentos de representação de estruturas de Lewis e da teoria VSEPR para apontar a geometria esperada de determinadas moléculas, pois é nítido perceber que tais estudantes fizeram essas correlações na forma de sistematização oral para o grupo e chegar à resposta esperada. Essas correlações podem mostrar que os estudantes (E3 e E9) possuem equilibrado em sua estrutura de cognição os conhecimentos relacionados às estruturas de Lewis e às fórmulas VSEPR, o que os faz encontrar elementos para relacionar com o que foi pedido no desafio para formular uma resposta correta.

Desse modo, inferimos que o conhecimento específico de representação das estruturas de Lewis e a compreensão das particularidades da teoria da repulsão dos pares de elétrons na camada de valência podem ter sido entendimentos primordiais à previsão das geometrias moleculares no terceiro desafio. Para os referidos autores, em determinado problema, o estudante deve aplicar as abstrações apropriadas sem que lhe tenha sido dito quais são essas abstrações para que ele demonstre desenvolvimento cognitivo no nível operacional.²⁷ A abstração consiste em retirar de uma classe de objetos suas características comuns, ou seja, é a simples extração de qualidades inerentes a um determinado objeto para que o esquema se forme e ocorra a assimilação deste. Mas é importante esclarecer que a abstração não é garantia de entendimento sobre um objeto qualquer, atua como possibilidade para propiciar a resolução de um problema por meio do domínio cognitivo da aplicação.²⁷ Da mesma forma, a aprendizagem não é garantia na Teoria da Equilibração de Jean Piaget, uma vez que pode ocorrer no estudante o processo de assimilação, mas não acomodação, inviabilizando o desequilíbrio dessa adaptação que poderia levar à aprendizagem.¹⁴

O quarto desafio do jogo de RPG estava localizado em um QR-Code fixado em uma das paredes do laboratório e, quando os estudantes fizessem sua leitura por meio de seus smartphones, eles teriam que prever os principais ângulos de ligação de determinadas moléculas. Para que o estudante possa prever os ângulos de ligação em uma molécula, é preciso que ele domine a habilidade de representar a geometria molecular.²² Para isso, é necessário prever a estrutura de Lewis de modo a localizar os possíveis pares de elétrons livres no átomo central, pois, como vimos na teoria VSEPR, há influência direta na geometria molecular, bem como propor a fórmula VSEPR para estimar a geometria, e somente então discutir os ângulos das ligações presentes na molécula. A seguir, em um trecho extraído da participação do grupo 5 no RPG, é possível visualizar o seguimento dessa sequência de passos para prever os ângulos de ligação:

• 102. E26: (lendo em voz alta para todos os colegas do grupo): Considere as fórmulas moleculares abaixo

• 103. representadas. Qual o resultado da soma da quantidade de moléculas que apresentam ângulo de ligação

• 104. igual a 109,5º com a quantidade de moléculas com ângulo de ligação de 120º?

• 105. E29: tem que ver o que faz 120º. O CO₂ é 120.

• 106. E26: é um com 120, que é o CO₂. De um lado “pro” outro. CO₂ [...]

• 107. E29: é não, é 120º.

• 108. E26: pois isso não vai dar certo assim... tem que desenhar Lewis “pra” depois aquela do AX... e ver a

• 109. geometria que aí a gente sabe o ângulo.

• 110. E29: então “vamo” lá...CH₂O e CH₄ (desenhando as estruturas de Lewis em sua prancheta).

• 111. E26: esse (se referindo ao CH₄) dá 109º.

• 112. E29: 109º?

• 113. E29: BF₃ é 120º, olha aqui...eu desenhei.

• 114. E25: Que mais?

• 115. E29: GeCl₄ que deu 109º também, igual o CH [...] (apontando para o desenho na prancheta)

• 116. E25: ok, qual o outro mesmo? Amônia?

• 117. E24: isso...olha aqui eu escrevi é 107º.

Conseguimos verificar que E29 fez uma tentativa de deduzir, segundo seus esquemas pré-existentes acerca dos ângulos de ligação, os ângulos de ligação em determinadas ligações nas moléculas apresentadas pelo desafio, apontando que o ângulo C-O em CO₂ seria 120° (turno 105), o que é incorreto, devido a essa estrutura ter somente dois ligantes em seu átomo central. Assim, E26 interpelou E29 nos turnos 108 e 109, afirmando que essas deduções não seriam precisas e o ideal seria desenhar a estrutura de Lewis; prever a fórmula VSEPR; propor a geometria para depois estimar o ângulo de ligação. Dessa forma, percebemos que E29 acatou a sugestão e começou, juntamente com E26, E25 e E24, a desenhar as estruturas de Lewis de tais moléculas.

Inferimos que essa proposição de E29 (turnos 108 e 109) é positiva, pois vai ao encontro das etapas sugeridas para realizar estimativas de ângulos de ligações em moléculas.²¹ Assim, temos que o quarto desafio do jogo de RPG envolve a análise de relações, uma vez que os estudantes analisaram aspectos relacionados à estrutura de Lewis, teoria VSEPR e geometria molecular para propor os ângulos de ligação, como podemos verificar nos turnos 108 e 109. Por isso, acreditamos que esse desafio da aventura de RPG pode desenvolver nos estudantes habilidades para analisar, de forma complexa, os aspectos relacionados à forma e à estrutura das moléculas, colocando-os em um nível mais alto de desenvolvimento cognitivo, em que na Teoria da Equilibração um alto nível de desenvolvimento cognitivo está relacionado à equilibração majorante.¹⁴ A inteligência ocorre por meio de uma nova equilibração, que é o estabelecimento do equilíbrio progressivo entre a assimilação e a acomodação complementar.¹⁴ O esquema assimilado só poderá estar equilibrado se houver uma acomodação perfeita, ou seja, nenhum outro esquema poderá modificar os esquemas já acomodados do sujeito.¹⁴ Ao contrário, não haverá equilibração se o novo esquema impôs atitudes motoras ou mentais opostas às que tinham sido adotadas no contato com outros esquemas. Portanto, só haverá equilibração se a assimilação for coerente a um esquema já presente na estrutura de cognição do indivíduo e houver uma estabilidade sistemática entre assimilação e acomodação, ou seja, um equilíbrio entre assimilação e acomodação.¹¹ E esse equilíbrio poderá ser perturbado se houver uma nova assimilação seguida da acomodação de um esquema que poderá ser novo ou complementar.¹⁴

Mas, esse desequilíbrio voltará à sua adaptação por meio de um novo equilíbrio entre o mecanismo assimilador e a acomodação complementar.¹⁴ Entretanto, esse novo equilíbrio não é a mera realização de uma equilibração nova, mas é entendido como uma equilibração majorante.¹⁴ A equilibração majorante é um equilíbrio melhor estabilizado, diferente do retorno ao simples equilíbrio anterior que une de forma indissociável as construções e as compensações; não se aplica somente pela necessidade de uma alimentação dos esquemas de assimilação, mas consiste nas estruturas anteriormente equilibradas se tornarem os conteúdos de formas superiores e serem completadas por novos conteúdos.¹⁴ Isso ocorre, pois uma teoria construtivista pelo fato de ela não demonstrar que o desenvolvimento cognitivo não pode ser explicado exclusivamente pela hereditariedade, nem apenas pela influência do meio, deve propor a presença de um mecanismo interno ao indivíduo que o incentiva a converter seu conhecimento no sentido de uma melhora.²⁴ Esse processo é o processo da equilibração, em que o desenvolvimento cognitivo é uma evolução dirigida por necessidades internas de equilíbrio.¹⁵ Contudo, Piaget¹⁴ explica que não se trata de voltar ao equilíbrio anterior, deve-se buscar formas para propiciar uma equilibração melhor, isto é, uma equilibração que possibilite um alto grau de desenvolvimento cognitivo, ou seja, uma equilibração majorante.

Inferimos que o quarto desafio do jogo de RPG pode ter nos mostrado a presença da equilibração majorante do assunto presente no escopo do nosso RPG na estrutura cognitiva dos estudantes por meio da análise das relações, ou seja, por meio da separação do desafio em partes menores do que seriam respondidas e, posteriormente, montadas para se chegar à resposta final. Isso pode ser visto no grupo 4, por meio do trecho de uma conversa entre eles durante o jogo:

• 118. E21: pois vamos ver. Vou fazer bem aqui. Vamos lá, quais são as moléculas? Vamos fazer de uma por

• 119. uma. CH₄.

• 120. E22: CH₄. Pronto.

• 121. E21: ó, tá. Tá certo. 109,5º. É, 109,5º.

• 122. E22: ó. 109,5º. E o segundo, qual que é?

• 123. E21: BF₃.

• 124. E22: que é?

• 125. E20: BF₃, que é 120º.

Percebemos que E21, nos turnos 118 e 119, resolveu fazer a representação de Lewis de cada uma das moléculas representadas pelas fórmulas moleculares presentes no desafio proveniente do QR-Code. Isso ocorre, pois esse desafio foi construído para que os estudantes usassem seus conhecimentos acerca da estrutura de Lewis e da teoria de repulsão dos pares de elétrons na camada de valência em problemas menores para depois chegar à resposta esperada, como podemos visualizar em 120, 121 e 122, por meio das verbalizações de E22, E21 e E20. Assim, entendemos que o conhecimento relativo a propor os ângulos das principais ligações das moléculas pode ter relação com a equilibração majorante, como vimos anteriormente, pois se trata de um problema que demanda outros conhecimentos para ser analisado.

Vejamos uma conversação sobre o 5º desafio por meio do seguinte trecho:

• 126. E3: (pega o caderno de anotações e faz a leitura para o grupo): Caroline, se você ainda estiver viva,

• 127. vamos para o último desafio que testará seus conhecimentos químicos. Para se salvar, você terá de

• 128. identificar quais das assertivas abaixo estão corretas.

• 129. E2: eita [...]

• 130. E3: 1. A molécula que contém a fórmula molecular PF₃ é trigonal planar, pois, assim como BF₃, possui

• 131. fórmula VSEPR AX₃.

• 132. E2: é porque o boro só vai ter três ligantes né e vai ser trigonal planar.

• 133. E3: eu acho que é. A estrutura de Lewis da molécula é essa (mostra a representação na prancheta)

• 134. E4: eu acho que está errado.

• 135. E3: essa primeira estrutura (se referindo a PF3) seria trigonal piramidal por causa dos pares de

• 136. elétrons livres.

• 137. E5: então aqui é falsa.

Em 132, o estudante E2 previu que a geometria para a molécula de trifluoreto de boro (BF₃) será trigonal planar. Da mesma forma, E3 nos turnos 135 e 136, afirmou que a geometria molecular da fórmula PF₃ é trigonal piramidal, devido ao par de elétron livre presente no átomo central de fósforo. Essas afirmações de E2 e E3 levaram o estudante E5 a afirmar, no turno 137, que a assertiva de número 1 do quinto desafio é falsa. Essa resposta de E5 por meio das falas de E2 e E3 está correta, pois, como podemos verificar na Figura 4, as geometrias esperadas para essas moléculas são: trigonal planar e trigonal piramidal, respectivamente.

Figura 4
Representação da geometria esperada para as moléculas de BF₃ e PF₃

Sendo assim, inferimos que os estudantes E2 e E3 apresentaram a capacidade de sintetizar conhecimentos para apresentar uma resposta para determinada questão e/ou problema. Isto é, a síntese está relacionada à capacidade de separar conteúdos específicos em suas operações, depois agrupá-los em um aspecto novo que seja capaz de integrar todos os conteúdos específicos que outrora foram separados.²⁷ No que se refere à Teoria da Equilibração essa síntese pode estar associada a um processo de equilibração entre o mecanismo assimilador e o acomodador na estrutura mental do sujeito, levando-o a propor soluções por meio de sínteses para diferentes problemas e/ou desafios como foi o caso.²⁵ Assim, quando vimos E2 e E3 desenhar a estrutura de Lewis (turno 134), lembrar particularidades da teoria VSEPR (turno 133) para prever a geometria de duas moléculas, percebemos que a capacidade de síntese, está sendo utilizada por esses estudantes.

O trecho, a seguir traz uma discussão realizada pelo grupo 4 acerca do quinto desafio:

• 138. E21: “vamo” lá. A estrutura de Lewis da molécula de água possui 2 pares de elétrons livres no átomo

• 139. central de oxigênio, o que faz com que a molécula tenha ângulo de ligação de 104º entre as ligações

• 140. H-O-H.

• 141. E18: cento e quanto?

• 142. E21: 104º.

• 143. E18: “Tá” certo.

• 144. E21: a estrutura de Lewis da molécula de água possui 2 pares de elétrons livres no oxigênio olha aqui

• 145. (mostrando o desenho em sua prancheta). Procura onde fica os pares de elétrons livres.

• 146. E18: não tem. Não tem.

• 147. E21: não tem par de elétrons livres? Tem olha aqui [...] (mostra o desenho de H₂O na prancheta).

• 148. E20: tem os que não fazem ligações.

• 149. E21: então são os pares de elétrons livres.

• 150. E21: Então a 3 “tá” correta.

• 151. E20: 104º?

• 152. E21: É, 104º.

• 153. E20: Tá certo, E18?

• 154. E18: Tá certo.

Nesse trecho, notamos uma discussão para chegar ao julgamento da assertiva de número 3, que foi lida por E21 nos turnos 138 a 140. Assim, percebemos que E21 desenhou (turno 145) a estrutura de Lewis e notou que, no oxigênio da fórmula H₂O, havia pares de elétrons livres. No entanto, E18, no turno 146, afirmou não haver elétrons livres no átomo central (oxigênio, O), mas foi contestado por E21, que mostrou, no turno 147, a existência de elétrons livres, ou seja, aqueles que não estão fazendo ligações, como disse E20 em 148. Logo, os estudantes chegaram à conclusão de que a alternativa era correta. Tal foi a resposta esperada para essa assertiva, haja vista que a molécula de água (H₂O) tem ligação entre os átomos H-O-H e, devido aos dois pares de elétrons livres no átomo central de oxigênio, há uma repulsão causada pelas nuvens eletrônicas desses elétrons nas ligações H-O, fazendo com que tal molécula tenha geometria do tipo angular e apresente ângulo nessa ligação (H-O) igual a 104,45°.²¹

Dessa forma, entendemos que, assim como no grupo 1, o estudante E21 soube proceder com a habilidade de sintetizar informações para chegar a novas conclusões. Ou seja, desenhar a estrutura de Lewis, prever a fórmula VSEPR, propor a geometria e estimar o ângulo de ligação, respectivamente. Logo, entendemos que a conclusão nova seria o ângulo de ligação que foi estimado por meio de abstrações envolvendo estrutura de Lewis, fórmula VSEPR e geometria molecular. Assim, inferimos que E21 pode ter mobilizado conteúdos anteriores como, por exemplo, a estrutura de Lewis e a teoria de repulsão dos pares de elétrons na camada de valência para considerar os possíveis elétrons livres no átomo central, propor a geometria e estimar o ângulo de ligação. Ou seja, é possível ver, em E21, uma capacidade de síntese para resolver um determinado problema. Na categoria de síntese, o estudante precisa unir elementos de diferentes fontes e organizá-los em uma estrutura ou configuração não percebida anteriormente para que seus esforços possam estar voltados à elaboração de um resultado identificável em vários sentidos e mais coeso e integrado dos que as partes utilizadas no início.²⁸ Ou seja, um problema em nível de síntese requer os conhecimentos abstraídos nas categorias anteriores.²⁸

CONCLUSÕES

Percebemos que uma aventura de RPG, contendo em seu escopo desafios que envolvam diversos conhecimentos químicos do menor ao maior nível de complexidade pode possibilitar a aprendizagem de tais conhecimentos, pois faz com que os estudantes estejam imersos no “mundo do jogo”, utilizando seus conhecimentos para chegar ao objetivo final do jogo, o que mobiliza os processos de assimilação, acomodação e equilibração que, por sua vez, estão relacionados com o desenvolvimento cognitivo.

Entendemos que o jogo de RPG: “Um Crime na Purdue Produtos Químicos”, possibilitou uma análise com base na epistemologia genética de Jean Piaget no que se refere à Teoria da Equilibração, pois foi possível fazer inferências em relação aos conceitos de esquematização, assimilação, acomodação, equilibração e até reequilibração. Isso nos mostra a importância e necessidade da utilização de jogos educativos como os de RPG para explicar teoricamente processos relacionados à aprendizagem de Química.

Vimos que o jogo de RPG desenvolvido possui a capacidade de mobilizar, em momentos pontuais, nos estudantes processos de abstração de conhecimentos químicos para resolver os problemas dispostos na aventura de RPG, o que é importante, haja vista que essa abstração nos faz inferir que o processo de assimilação, acomodação e, logo, equilibração pode ter ocorrido. Dessa forma, entendemos que o jogo de RPG pode ser capaz de propiciar o ensino e a aprendizagem devido as suas características como, por exemplo, evasão da vida real, divertimento, prazer, alegria, o que faz com que os estudantes se sintam motivados e dispostos a evocar determinadas abstrações para solucionar desafios que, talvez, não seriam evocados em uma aula tradicional, por exemplo.

Por fim, entendemos que o desempenho dos estudantes não é homogêno em nenhum tipo de atividade e no jogo de RPG aqui desenvolvido não foi diferente. Percebemos, entre outras dificuldades, que os jogos de RPG em grupo, apesar de proporcionarem a cooperação, fazem com que os estudantes/jogadores cedam a sua participação a estudantes mais extrovertidos, o que nos leva a perceber que a participação de todos os estudantes em um grupo não é total, tendo, portanto, os estudantes que participam com maior frequência e os que se mantém como observadores durante todo o decorrer da dinâmica do jogo. Entretanto, por se tratar de um jogo, que é livre, não podemos obrigar a participação de um ou outro jogador, mas incentivar e criar condições para que todos se sintam convidados a participar.

DECLARAÇÃO DE DISPONIBILIDADE DE DADOS

Os autores informam que todos os dados da pesquisa que deu origem a este artigo científico estão disponíveis no texto.

REFERÊNCIAS

• ¹ Rodrigues, S.; Roleplaying Game e a Pedagogia da Imaginação no Brasil; Bertrand: Rio de Janeiro, 2004.
• ² Cavalcanti, E. L. D.; Soares, M. H. F. B.; Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias 2009, 8, 255. [Link] acessado em dezembro 2025
  » Link
• ³ Zanini, M. C.; RPG e Educação; Devir: São Paulo, 2004.
• ⁴ do Amaral, R. R.; Bastos, H. F. B. N.; Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências 2011, 11, 103. [Link] acessado em dezembro 2025
  » Link
• ⁵ Cavalcanti, E. L. D.; Role Playing Game e Ensino de Química; Appris: Curitiba, 2018.
• ⁶ Cook, D. H.; J. Chem. Educ. 2014, 91, 1580. [Crossref]
  » Crossref
• ⁷ Méndez, J. D.; J. Chem. Educ. 2023, 100, 2442. [Crossref]
  » Crossref
• ⁸ López-Fernández, M. M.; González-García, F.; Franco-Mariscal, A. J.; J. Chem. Educ. 2021, 98, 3947. [Crossref]
  » Crossref
• ⁹ da Silva, C. S.; Soares, C. S.; Revista Electrónica de Investigación en Educación en Ciencias 2022, 17, 1. [Crossref]
  » Crossref
• ¹⁰ Piaget, J.; O Nascimento da Inteligência na Criança; LTC: Rio de Janeiro, 2024.
• ¹¹ Carvalho, G. D. D.; Parrat-Dayan, S.; Revista Brasileira de Estudos Pedagógicos 2015, 244, 522. [Crossref]
  » Crossref
• ¹² Piaget, J.; Inhelder, B.; O Desenvolvimento das Quantidades Físicas na Criança; Zahar Editores: Rio de Janeiro, 1975.
• ¹³ Piaget, J.; Epistemologia Genética; Martins Fontes: São Paulo, 2012.
• ¹⁴ Piaget, J.; A Equilibração das Estruturas Cognitivas; Zahar Editores: Rio de Janeiro, 1976.
• ¹⁵ Piaget, J.; A Psicologia da Inteligência; Vozes: Petrópolis, 2013.
• ¹⁶ Piaget, J.; Garcia, R.; Psicogênese e História das Ciências; Editora Vozes: Petrópolis, 2011.
• ¹⁷ Piaget, J.; Estudos Sociológicos; Editora Forense: Rio de Janeiro, 1973.
• ¹⁸ Lüdke, M.; André, M. E. D. A.; Pesquisa em Educação: Abordagens Qualitativas; EPU: Rio de Janeiro, 2018.
• ¹⁹ Marconi, M. A.; Lakatos, E. M.; Fundamentos de Metodologia Científica; Atlas: São Paulo, 2021.
• ²⁰ Costa, H. R.; de Souza, A. R.; Ensino & Multidisciplinaridade 2017, 3, 17. [Link] acessado em dezembro 2025
  » Link
• ²¹ Bardin, L.; Análise de Conteúdo; Edições 70: São Paulo, 2016.
• ²² Atkins, P.; Jones, L.; Laverman, L.; Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna; Bookman: Porto Alegre, 2018.
• ²³ Piaget, J.; O Julgamento Moral na Criança; Editora Mestre Jou: São Paulo, 1977.
• ²⁴ Montangero, J.; Maurice-Naville, D.; Piaget ou a Inteligência em Evolução; Artmed: Porto Alegre, 1998.
• ²⁵ Piaget, J.; A Representação do Mundo na Criança; Ideias e Letras: São Paulo, 2008.
• ²⁶ Chateau, J.; O Jogo e a Criança; Summus: São Paulo, 1987.
• ²⁷ Piaget, J.; Seis Estudos de Psicologia; Forense Universitária: Rio de Janeiro, 2019.
• ²⁸ Bloom, B. S.; Engelhart, M. D.; Furst, E. J.; Krathwohl, D. R.; Taxionomia de Objetivos Educacionais; Globo: Porto Alegre, 1974.

Editado por

• Editora Associada responsável pelo artigo:
  Nyuara A. S. Mesquita

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  02 Fev 2026
• Data do Fascículo
  2026

Histórico

• Recebido
  15 Abr 2025
• Aceito
  02 Dez 2025
• Publicado
  09 Dez 2025