Modelagem Molecular no Ensino de Química: resultados preliminares de

uma análise gestual

Doutoranda: Adriana de Farias Ramos – IFRS/POAOrientador: Agostinho Serrano – ULBRA/RS

Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e MatemáticaUniversidade Luterana do Brasil – ULBRA/RS

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.

• 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.

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

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.

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

Modelagem Computacional

Imagens das simulações de

modelagem molecular utilizando o software Spartan,

versão 8.0

Entrevistas no Pré-teste e pós-teste

O público-alvo foram estudantes do primeiro

semestre do Curso Técnico em Química do

IFRS – Campus POA

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.

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.

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;

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.

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.