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metadata.dc.type: Dissertação
Title: Experimentação e simulação computacional no ensino de estados físicos da matéria e transições de fase na educação básica
metadata.dc.creator: Brasil, Camila Litchina
metadata.dc.contributor.advisor1: Guadagnini, Paulo Henrique
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Barlette, Vania Elisabeth
metadata.dc.contributor.referee2: Oliveira, Giberto Orengo de
metadata.dc.contributor.referee3: Martins, Márcio Marques
metadata.dc.description.resumo: O presente trabalho teve como objetivo desenvolver e implementar um conjunto de atividades voltadas a estudantes do ensino básico que permitam o aprendizado sobre estados físicos da matéria e transições de fase com ênfase na interpretação microscópica dos fenômenos. As propostas incluem experimentos no laboratório didático e simulações computacionais, utilizando técnicas de aprendizagem ativa com embasamento teórico na aprendizagem significativa de Ausubel e na Teoria do Conectivismo. Para a exploração dos aspectos macroscópicos envolvidos no processo de transição de fases da água, foi proposta uma atividade experimental aberta na qual os alunos participaram do projeto e execução do experimento para levantamento da curva de aquecimento da água. As atividades com simulação computacional utilizaram simuladores adaptados do projeto Molecular Workbench que enfatizam a interpretação microscópica dos estados físicos da matéria e das mudanças de fase, com especial destaque para os aspectos dinâmicos dos sistemas microscópicos. As atividades foram realizadas em uma escola particular do interior do Rio Grande do Sul e envolveu um total de 35 alunos de primeiro ano do ensino médio divididos em duas turmas (controle e experimental), totalizando 12 horas de atividades. Em ambas as turmas, o professor apresentou os conceitos teóricos problematizados e aplicou a atividade experimental de determinação da curva de aquecimento da água. Na turma experimental, além das atividades aplicadas à turma controle, foi aplicada a atividade de exploração dos simuladores computacionais. A pesquisa teve caráter qualitativo e quantitativo e foram utilizados instrumentos de avaliação de conhecimento com questões objetivas e guias de atividades para as atividades de experimentação e simulação computacional. Foi avaliada a motivação dos estudantes antes e depois da aplicação da proposta utilizando um questionário previamente validado obtido da literatura. Os resultados obtidos através da análise dos testes de conhecimento mostram que os alunos da turma experimental apresentaram evolução estatisticamente significativa no desempenho, o que não ocorreu com os alunos da turma controle. As análises das respostas dos alunos nos guias de atividade de simulação sugerem que a maior parte dos alunos identificaram corretamente o comportamento microscópico de sólidos, líquidos e gases, bem como interpretaram corretamente o processo dinâmico de transição de fase. Tais resultados sugerem que os simuladores exerceram um papel importante na aprendizagem dos aspectos microscópicos dos fenômenos estudados. Os resultados dos testes de motivação para aprender mostraram que a motivação dos alunos se encontra próximo do valor médio da escala utilizada, e não foram observadas diferenças estatisticamente significativas de motivação entre as duas turmas, bem como antes e após a aplicação da proposta educacional. Conclui-se que o uso de simuladores computacionais, em conjunto com atividades experimentais abertas, facilita a aprendizagem de conceitos associados aos estados físicos da matéria e transições de fase, em especial a interpretação do comportamento microscópico dos sistemas.
Abstract: This study aimed to develop and implement a set of activities aimed at primary school students to enable learning about states of matter and phase transitions with emphasis on microscopic interpretation of phenomena. The proposed activities include experiments in the teaching laboratory and computer simulations. The proposal uses techniques of active learning and its theoretical basis is the Ausubel meaningful learning and Connectivism Theory. For the exploitation of macroscopic aspects involved in phase transition of water, it was proposed an open experimental activity in which the students participated in the design and implementation of a experiment for determination the heating curve of water. The activities with computer simulation used simulators adapted from Molecular Workbench project, emphasizing the microscopic interpretation of the states of matter and phase transitions, with special emphasis the dynamic aspect of microscopic systems. The activities have been developed in a particular school in the interior of Rio Grande do Sul and involved a total of 35 students from first year of high school divided into two classes (control and experimental), for a total of 12 hours of activities. In both classes the teacher presented the problematized theoretical concepts and applied the experimental activity to determine the heating curve of water. In the experimental class, in addition to the activities applied to the class control was applied to the activity of exploitation of computer simulators. The qualitative and quantitative research involved assessment tools such as knowledge test and guides for experimental and computer simulation activities. The students' motivation was evaluated before and after the application of the educational proposal using a previously validated questionnaire obtained from the literature. The results obtained through the analysis of knowledge tests show that students of the experimental group showed a statistically significant improvement in the performance, which did not occur with the students of the control group. The analysis of the student answers to the simulation guides activity suggests that most of the students correctly identified the microscopic behavior of solids, liquids and gases, as well as properly interpreted the dynamic process of phase transition. These results suggest that the simulators played an important role in learning the microscopic aspects of the phenomena studied. The results of motivation to learn tests showed that student motivation is close to the average value of the scale used, and there were no statistically significant differences in motivation between the two groups, as well as before and after the implementation of the educational proposal. It follows that the use of computer simulations, together with open experimental activities facilitates the learning of concepts associated with the states of matter and phase transitions, particularly the interpretation of the microscopic behavior of systems.
Keywords: Curva de aquecimento
Ensino de química
Laboratório aberto
Aprendizagem ativa
Interpretação microscópica de estados físicos
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pampa
metadata.dc.publisher.initials: UNIPAMPA
metadata.dc.publisher.department: Campus Bagé
metadata.dc.publisher.program: Mestrado Profissional em Ensino de Ciências
Citation: BRASIL, Camila Litchina. Experimentação e simulação computacional no ensino de estados físicos da matéria e transições de fase na educação básica. 112 p. 2016. Dissertação (Mestrado Profissional em Ensino de Ciências) – Universidade Federal do Pampa, Campus Bagé, Bagé, 2016.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/2452
Issue Date: 8-Dec-2016
Appears in Collections:Mestrado em Ensino de Ciências

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