Modelagem Molecular no Ensino de Química: resultados preliminares de uma análise gestual

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Neste trabalho realizamos uma atividade de modelagem molecular no ensino de química utilizando o software spartan, no tópico de Estereoquímica. A atividade é descrita focando principalmente em uma análise conformacional do n-butano e dos isômeros cis e trans do 2-buteno. Antes e após a atividade de modelagem computacional, conduzida em dupla, foi realizado um teste individual e uma entrevista individual seguindo o protocolo think aloud. O objetivo da atividade foi o de buscar indícios sobre como e de que forma são internalizadas as representações utilizadas durante a atividade de modelagem molecular no conteúdo de estereoquímica. As considerações sobre os resultados, para este trabalho, foram construídas a partir da análise de conteúdo das entrevistas

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Modelagem Molecular no Ensino de Química: resultados preliminares de uma análise gestual

  1. 1. Modelagem Molecular no Ensino de Química: resultados preliminares de uma análise gestual Doutoranda: Adriana de Farias Ramos – IFRS/POA Orientador: Agostinho Serrano – ULBRA/RS Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática Universidade Luterana do Brasil – ULBRA/RS
  2. 2. INTRODUÇÃO • A literatura na área de Ensino de Ciências e da Educação Química tem documentado as dificuldades de aprendizagem de estudantes do ensino médio (ROGADO, 2004; CASTILHO et al., 1999; SILVA et al., 2003); • A compreensão de muitos conceitos da química, como a estereoisomeria e outros, está relacionada com a habilidade de visualização (LOCATELLI, 2011); Partimos das seguintes premissas:Partimos das seguintes premissas: CASTILHO, Dalva Lúcia; SILVEIRA, Katia Pedroso; MACHADO, Andréa Horta. As Aulas de Química como Espaço de Investigação e Reflexão. Química Nova na Escola, Nº 9, 1999. LOCATELLI, Solange Wagner. Análise da manifestação de elementos de metavisualização na aprendizagem de Química. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo. Faculdade de Educação. São Paulo, 2011. ROGADO, James. A Grandeza Quantidade de Matéria e sua Unidade, o Mol: algumas considerações sobre dificuldades de ensino e aprendizagem. Ciência & Educação, v. 10, n. 1, p. 63-73, 2004. SILVA, Shirley Martim da; EICHLER, Marcelo Leandro; DEL PINO, José Cláudio. As Percepções dos Professores de Química Geral sobre a Seleção e a Organização Conceitual em sua Disciplina. Quim. Nova, Vol. 26, No. 4, 585-594, 2003.
  3. 3. • O desenvolvimento de habilidades visuoespaciais contribui para a melhor compreensão de modelos e da estrutura tridimensional das moléculas, facilitando a compreensão de outras propriedades dependentes da geometria molecular (WU et al., 2001); • A modelagem, em situações didáticas, tem sido proposta como uma metodologia-alvo para o ensino de ciências, em especial na matemática, física e também na química. Partimos das seguintes premissas:Partimos das seguintes premissas: INTRODUÇÃO WU, Hsin-Kai., KRAJCIK, Joseph S., & SOLOWAY, Elliot. (2001). Promoting understanding of chemical representations: students’ use of a visualization tool in the classroom. Journal of Research in Science Teaching, 38(7), 821-842. doi:10.1002/tea.1033.
  4. 4. Objetivo Geral •identificar de que forma o uso de um software de modelagem molecular permite que o estudante possa internalizar o conteúdo da simulação a fim de melhor responder aos desafios da modelagem molecular no ensino de química. Como e de que forma são internalizadas as representações utilizadas durante a atividade de modelagem molecular no conteúdo de análise conformacional e estereoquímica? INTRODUÇÃO Conhecimento internalizado Habilidade visuoespacial Aptidão para modelagem Molecular
  5. 5. DESCRIÇÃO DA ATIVIDADE • Pré-teste individual; • Entrevista individual do Pré-teste(VAN SOMEREN et. al., 1994); • Modelagem Computacional em dupla; • Pós-teste Individual; • Entrevista individual do Pós-teste. VAN SOMEREN, Maarten W.; BARNARD, Yvonne F.; SANDBERG, Jacobijn A. C. The Think Aloud Method: a practical guide to modeling cognitive processes. Disponível em: ftp://akmc.biz/ShareSpace/ResMeth-IS-Spring2012/Zhora_el_Gauche/Reading %20Materials/Someren_et_al-The_Think_Aloud_Method.pdf, 1994. Acesso em 30/07/2012.
  6. 6. Explique o que é estereoisomeria (cis/trans) como se estivesse explicando para um colega de classe. Explique se é possível a rotação em torno da ligação dupla para a conversão da forma cis em trans e vice-versa. Utilize exemplos, gráficos, desenhos de moléculas ou qualquer mecanismo que achares importante ou necessário para justificar a tua resposta. Pré-teste e pós-teste
  7. 7. Modelagem Computacional Imagens das simulações de modelagem molecular utilizando o software Spartan, versão 8.0
  8. 8. Entrevistas no Pré-teste e pós- teste O público-alvo foram estudantes do primeiro semestre do Curso Técnico em Química do IFRS – Campus POA
  9. 9. Metodologia de Análise dos Resultados A análise de conteúdo das entrevistas foi feita de forma simultânea com a imagem de vídeo e o objetivo era identificar padrões de resposta (Monaghan & Clement, 1999) que pudessem ser vinculados à internalização do conhecimento propiciada pelo manuseio do software de modelagem molecular. Para tentarmos responder se há evidências de internalização de conhecimentos, buscamos categorizar as possíveis evidências como segue: Relatos de Imagens (RI): o estudante explicita efetivamente que está imaginando a molécula ou o fenômeno em foco; Referência à Percepção (RP): ocorre quando o estudante se refere a algo claramente imaginado na FALA, quando se refere a algo implicitamente tomado como imaginado na fala; Gestos Retratados (GR): o estudante faz gestos específicos que indicam movimentos de objetos no espaço. MONAGHAN, James M.; CLEMENT, John. Use of a computer simulation to develop mental simulations for understanding relative motion concepts. Int. J. Sci. Educ., 1999, Vol. 21, Nº. 9, 921– 944.
  10. 10. Apresentação dos Resultados Pré-Teste Pós-Teste Relatos de Imagens (RI) 19 33 Referência à Percepção (RP) 24 31 Gestos Retratados (GR) 34 39 Comparativo com o número total de eventos observados no pré-teste e pós-teste, nas categorias relatos de imagem, referência à percepção e gestos retratados O aumento de eventos RI foi de 73%, evidenciando internalização de conhecimentos.
  11. 11. Apresentação dos Resultados • Estudantes do grupo 1: apresentou alguma dificuldade de visualização das moléculas; • Estudantes do grupo 2: demonstrou facilidade de visualização desde o pré-teste. Grupo 1  Pequeno aumento no conhecimento implícito;  Aumento em RP e GR;  Quanto maior a dificuldade de visualização, mais GR no pós-teste. Grupo 2  Tendência à diminuir eventos relacionados ao conhecimento implícito (RP e, principalmente, GR);  Por não ter dificuldades de visualização, começam a modelar;
  12. 12. Considerações • É premissa básica de compreensão dos conteúdos químicos de diversos níveis de aprofundamento e complexidade estes serem capazes de compreender e manipular mentalmente configurações das moléculas; • A visualização é condição necessária à modelagem molecular, como uma atividade com profundos ganhos didáticos; • Uma vez que a visualização foi assimilada, estas habilidades específicas se incorporam à estrutura cognitiva do estudante como scripts, liberando memória de trabalho; • Com isso, pode-se construir no estudante a compreensão do papel da energia molecular e das barreiras energéticas rotacionais para o fenômeno de estereoquímica cis-trans em alcenos.
  13. 13. Referências • CASTILHO, Dalva Lúcia; SILVEIRA, Katia Pedroso; MACHADO, Andréa Horta. As Aulas de Química como Espaço de Investigação e Reflexão. Química Nova na Escola, Nº 9, 1999. • ROGADO, James. A Grandeza Quantidade de Matéria e sua Unidade, o Mol: algumas considerações sobre dificuldades de ensino e aprendizagem. Ciência & Educação, v. 10, n. 1, p. 63-73, 2004. • SILVA, Shirley Martim da; EICHLER, Marcelo Leandro; DEL PINO, José Cláudio. As Percepções dos Professores de Química Geral sobre a Seleção e a Organização Conceitual em sua Disciplina. Quim. Nova, Vol. 26, No. 4, 585-594, 2003. • LOCATELLI, Solange Wagner. Análise da manifestação de elementos de metavisualização na aprendizagem de Química. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo. Faculdade de Educação. São Paulo, 2011. • MONAGHAN, James M.; CLEMENT, John. Use of a computer simulation to develop mental simulations for understanding relative motion concepts. Int. J. Sci. Educ., 1999, Vol. 21, Nº. 9, 921– 944. • VAN SOMEREN, Maarten W.; BARNARD, Yvonne F.; SANDBERG, Jacobijn A. C. The Think Aloud Method: a practical guide to modeling cognitive processes. Disponível em: ftp://akmc.biz/ShareSpace/ResMeth-IS-Spring2012/Zhora_el_Gauche/Reading %20Materials/Someren_et_al-The_Think_Aloud_Method.pdf, 1994. Acesso em 30/07/2012. • WU, Hsin-Kai., KRAJCIK, Joseph S., & SOLOWAY, Elliot. (2001). Promoting understanding of chemical representations: students’ use of a visualization tool in the classroom. Journal of Research in Science Teaching, 38(7), 821-842. doi:10.1002/tea.1033.

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