O documento discute o referencial teórico de uma pesquisa de doutorado sobre a estruturação de unidades didáticas de química integrando o uso de softwares de modelagem molecular. Apresenta a Teoria da Mediação Cognitiva e a Teoria dos Campos Conceituais, e como estas podem explicar como os alunos aprendem química usando softwares de modelagem molecular.

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.