Estruturação de Unidades Didáticas de Química integrando o uso de softwares de modelagem

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Apresentação do referencial teórico da tese de doutorado que está em construção.

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  • 1. Estruturação de Unidades Didáticas de Química integrando o uso de softwares de modelagem molecular: uma proposta para o ensino médio e superior Doutoranda: Adriana de Farias Ramos Orientador: Agostinho Serrano Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática Universidade Luterana do Brasil – ULBRA/RS DISCIPLINA: SEMINÁRIOS III
  • 2. INTRODUÇÃO • Objetivo desta apresentação: Discutir o capítulo de Referencial Teórico da pesquisa de doutoramento, construído até o momento, (Teoria da Mediação Cognitiva e Teoria dos Campos Conceituais) trazendo como exemplos os resultados preliminares de estudo piloto já realizado; • Objetivo Geral da Tese: A pesquisa de doutoramento tem como objetivo geral estruturar unidades didáticas para o ensino de química, nos níveis médio e superior, integrando o uso de softwares de modelagem molecular;
  • 3. • O conhecimento por parte do professor da chamada cultura do senso comum – a cultura dos estudantes – é importante para o estabelecimento das relações necessárias ao processo de ensino/aprendizagem; • Considerar elementos da bagagem cultural do estudante é considerado de grande importância para o ensino atual (MORTIMER & MACHADO, 1997); • Uma das bagagens culturais mais importantes e, por assim dizer, impactantes que os estudantes trazem à sala de aula atualmente é resultante da sua interação com a tecnologia da informática. Partimos das seguintes premissas: INTRODUÇÃO MORTIMER, E. F.; MACHADO, A. H. Anais do Encontro sobre Teoria e Pesquisa em Ensino de Ciências: Linguagem, Cultura e Cognição. ,1997. Belo Horizonte, Brasil.
  • 4. Teoria da Mediação Cognitiva Segundo Souza, 2012: • É uma teoria contextualista, construtivista, que aborda o processamento da informação da inteligência humana. • Visa proporcionar uma abordagem ampla para a cognição, a partir de conceitos e pesquisas de diversos autores e escolas de pensamento; • Fornece uma síntese teórica coerente (modelo unificado) de teorias psicológicas e estruturais que são geralmente vistas como separadas, ou mesmo em conflito; • Aplicação: compreensão das mudanças individuais e coletivas (socioculturais e psicológicas) associadas à Revolução Digital. SOUZA, B. C., et al. Putting the Cognitive Mediation Networks Theory to the test: Evaluation of a framework for understanding the digital age. Computers in Human Behavior (2012), in press. Access: http://dx.doi.org/10.1016/j.chb.2012.07.002 Fonte: Souza, 2004.
  • 5. Cinco premissas da TMC 2) Cognição humana é efetivamente o resultado de algum tipo de processamento de informação; 3) Sozinho, o cérebro humano constitui um finito e, em última instância, insatisfatório, recurso de processamento de informação; 4) Praticamente qualquer sistema físico organizado é capaz de executar operações lógicas em algum grau; SOUZA, B. C., et al. Putting the Cognitive Mediation Networks Theory to the test: Evaluation of a framework for understanding the digital age. Computers in Human Behavior (2012), in press. Access: http://dx.doi.org/10.1016/j.chb.2012.07.002 1) A espécie humana tem como maior vantagem evolutiva a capacidade de gerar, armazenar, recuperar, manipular e aplicar o conhecimento de várias maneiras; 5) Seres humanos complementam o processamento da informação cerebral por interação com os sistemas físicos externos organizados. (SOUZA et al., 2012, p.2, tradução nossa) Fonte:.http://amigosletras.blogspot.com
  • 6. • O uso de computadores e dispositivos eletrônicos com acesso à internet é uma ação corriqueira; • Pessoas de todas as idades se conectam; • A informação circula rapidamente e em abundância; • A era digital influencia de forma importante a maneira como as pessoas veem o mundo e se posicionam diante dos fatos. A Era Digital Fonte: http://mulherplus.blogspot.com.br/2012/07/era-digital-os-professores-estao.html
  • 7. Logo, é possível se afirmar que, na atual Revolução Digital, testemunha-se a emergência de uma Hipercultura, onde os mecanismos externos de mediação passam a incluir os dispositivos computacionais e seus impactos culturais, enquanto que os mecanismos internos incluem as competências necessárias para o uso eficaz de tais mecanismos externos. Em termos de impactos observáveis, isso significa que todas as habilidades, competências, conceitos, modos de agir, funcionalidade e mudanças culturais ligadas ao uso de computadores e da Internet constituem um conjunto de fatores que difere substancialmente daquilo que tradicionalmente se percebe como cultura. (SOUZA, 2004, p.86) SOUZA, B. C. DE. A Teoria da Mediação Cognitiva: Os impactos cognitivos da Hipercultura e da Mediação Digital, 2004. Universidade Federal de Pernambuco. Centro de Filosofia e Ciências Humanas. Disponível em: <http://www.liber.ufpe.br/teses/arquivo/20040617095205.pdf>. A Hipercultura Como consequência da Era Digital, Souza (2004) discorre: Fonte:www.brasilcultura.com.br
  • 8. Pensamento Hipercultural O surgimento da hipercultura fez com que surgisse um pensamento hipercultural, caracterizado por competências capazes de interagir com dispositivos do meio hipercultural: • Lógica matemático-científica; • Representações visuais; • Formas elaboradas de classificação e ordenamento; • Estratégias eficazes para identificar o essencial e desprezar o resto; • Algoritmos eficientes para “varrer” ou “folhear” grandes conjuntos de informações e conhecimentos. Fonte:www.zoasom.com
  • 9. Processamento Cognitivo Fonte: SOUZA, 2004. Os indivíduos se desenvolvem e usam o conhecimento por meio do processamento de informações feito por seus cérebros e, sendo a capacidade de processamento de informações limitada e insatisfatória, estes também se envolvem na atividade cognitiva através da interação com as estruturas no ambiente, que fornecem uma capacidade adicional de processamento de informação.
  • 10. Processamento Cognitivo Fonte: SOUZA, 2004.
  • 11. Cognição Extra Cerebral MEDIAÇÃO Objeto Processamento Interno Mecanismos Externos Mecanismos Internos Objeto: O item físico, conceito abstrato, problema, situação, e/ou relação; Processamento interno: A atividade cerebral fisiológica (sináptica, neural e endócrino) que executa as operações lógicas básicas individuais; Mecanismos internos: estrutura mental que gerencia algoritmos, códigos e dados que permitem a conexão, a interação e a integração entre o processamento interno do cérebro e o processamento extra cerebral feito pelas estruturas no ambiente, trabalhando tanto como um “driver de hardware” quanto um “protocolo de rede”; Mecanismos externos: Podem ser de vários tipos e capacidades, que vão desde simples objetos físicos (dedos, pedras), a individuais e em grupo, com atividades sociais complexas, sistemas simbólicos e ferramentas/artefatos.
  • 12. Os Drivers• Funcionam como “máquinas virtuais”; • Possuem um papel importante na definição do pensamento humano no contexto da mediação; Drivers de visualização (já internalizados) Drivers de modelagem molecular (adquiridos com a mediação extracerebral)
  • 13. O Diálogo com Vygotsky • Internalização de sistemas de signos e zona de desenvolvimento proximal; • Desenvolvimento cognitivo por Interação social (transmissão cultural) (VYGOTSKY, 1984); • O domínio da linguagem e dos signos propiciou ao ser humano o domínio do seu desenvolvimento mental e a cultura faz com que os processos psicológicos sejam diferenciados; • Sistema de signos é dependente da cultura e sua internalização ocorre pela interação; • ZDP: conjunto de informações que estão fora do alcance atual do sujeito, mas potencialmente atingíveis. • O processo de mediação com algum mecanismo externo (ganho de processamento de informações ) é desenvolvido por aquisição de novos sistemas de signos e pode facilitar o atingimento do nível de desenvolvimento potencial. VYGOTSKY, L. S. A formação Social da Mente. São Paulo, SP: Martins Fontes Editora LTDA, 1984. Fonte:http://teoriadaaprendizagem.blogspot.com
  • 14. As Contribuições da Teoria de Vergnaud e Piaget • Drivers: facilitador da mediação extracerebral; • Os drivers são representações mentais análogas aos teoremas-em-ação; • Os drivers também permitem aquisição de processamento de informações, mas se desenvolvem no processo a partir da equilibração (Piaget); • A equilibração piagetiana é o equilíbrio entre os processos de assimilação e acomodação. Fonte:www.revistaescola.abril.com.br Fonte:http://vibhavarypawar.blogspot.com
  • 15. Campo Conceitual Teoria dos Campos Conceituais Um campo conceitual é um conjunto informal e heterogêneo de situações, problemas, conceitos, relações, estruturas, conteúdos e operações de pensamento que se conectam e entrelaçam no processo de aquisição de determinados conhecimentos (VERGNAUD, 1982). VERGNAUD, G. A classification of cognitive tasks and operations of thought involved in addition and subtraction problems. In: Carpenter, T., Moser, J. & Romberg, T. (1982). Addition and subtraction. A cognitive perspective. p.39–59, 1982. Hillsdale, N.J.: Lawrence Erlbaum.
  • 16. Campo Conceitual: estereoisomeria • Representação de átomos e moléculas; • Fórmulas químicas e estruturais planas e espaciais; • Ligações químicas; • Interações intramoleculares; • Representações 2D e 3D. Fonte: http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/22049
  • 17. Os Conceitos Significante (R) Significado (I) Referente (S) É a situação. É em situação que se utiliza e compreende o conceito, atribuindo-lhe significado. É atribuído ao conceito perante a situação, é identificado pelos invariantes operatórios. Orientam todo o raciocínio envolvido na resolução da atividade. É composto de linguagem e representação simbólica. Um campo conceitual é composto e definido pelos conceitos nele contido. Um conceito não pode ser reduzido à sua definição. É através das situações e dos problemas a resolver que um conceito adquire sentido.
  • 18. As Situações Historicidade Variedade • Sequência progressiva • Diversidade Esquemas • Ativam esquemas • Relação dialética Conceito • Dão sentido aos conceitos Situações Os processos cognitivos e as respostas dos sujeitos são função das situações com que eles se confrontam.
  • 19. Os Esquemas É a totalidade dinâmica organizadora da ação e do comportamento do sujeito para uma determinada situação.
  • 20. Os Invariantes Operatórios Invariantes Operatórios Teorema- em-ação Argumento Conceito- em-ação Os invariantes operatórios são a base conceitual que permite obter informações pertinentes e inferir as regras de ação adequadas á resolução da situação Também denominado de função proposicional, são marcos indispensáveis à construção dos teoremas-em-ação. É a proposição sobre o real, tida pelo sujeito como verdadeira. Podem ser: identificação de objeto; relação maior ou menor; personagens; valor particular de cada variável; identificação da categoria da variável
  • 21. Articulando as informações Como podemos explicar o comportamento de um gás ideal confinado num recipiente? Campo Conceitual Quando um sujeito se depara com um problema como este, a informação presente no problema entra em interação com a estrutura dos conhecimentos- em-ação (invariantes operatórios)dos esquemas que cada sujeito dispõe.
  • 22. Articulando as informações • Ativam os esquemas • Dão sentido aos conceitos Situação • Regras de ação • Inferências • Invariantes operatórios Esquemas • Referente • Significante • Significado conceito Fonte: http://www.agracadaquimica.com.br
  • 23. Visualização e Modelagem S = construir e girar R = bolas e palitos I = conceitos-em-ação/teoremas-em-ação S’ = construir e rotacionar parte da molécula R = bolas e palitos I’ = conceitos-em-ação/teoremas-em-ação
  • 24. A TCC e a Didática • O primeiro ato de mediação ocorre na escolha das situações (VERGNAUD, 1993); • Aposta na convergência (evolução espontânea); • Aposta na ruptura (desequilíbrio); • Conhecimento dos invariantes operatórios; • Observação do comportamento dos estudantes “em situação”. Excesso Desestabilização VERGNAUD, G. Teoria dos Campos Conceituais. 1o Seminário Internacional de Educação Matemática do Rio de Janeiro. Anais... p.1–26, 1993. Rio de Janeiro.
  • 25. Referências • MORTIMER, E. F.; MACHADO, A. H. Anais do Encontro sobre Teoria e Pesquisa em Ensino de Ciências: Linguagem, Cultura e Cognição. ,1997. Belo Horizonte, Brasil. • SOUZA, B. C. DE. A Teoria da Mediação Cognitiva: Os impactos cognitivos da Hipercultura e da Mediação Digital, 2004. Universidade Federal de Pernambuco. Centro de Filosofia e Ciências Humanas. Disponível em: <http://www.liber.ufpe.br/teses/arquivo/20040617095205.pdf>. • SOUZA, B. C., et al. Putting the Cognitive Mediation Networks Theory to the test: Evaluation of a framework for understanding the digital age. Computers in Human Behavior (2012), in press. Access: http://dx.doi.org/10.1016/j.chb.2012.07.002 • VERGNAUD, G. A classification of cognitive tasks and operations of thought involved in addition and subtraction problems. In: Carpenter, T., Moser, J. & Romberg, T. (1982). Addition and subtraction. A cognitive perspective. p.39–59, 1982. Hillsdale, N.J.: Lawrence Erlbaum. • VERGNAUD, G. Teoria dos Campos Conceituais. 1o Seminário Internacional de Educação Matemática do Rio de Janeiro. Anais... p.1–26, 1993. Rio de Janeiro. • VYGOTSKY, L. S. A formação Social da Mente. São Paulo, SP: Martins Fontes Editora LTDA, 1984.