Visualização interpretativa dos estudantes de ensino médio na aprendizagem de modelos atômicos

Abstract

O ensino de ciências está pautado na abordagem de conceitos e modelos que apresentam elevado grau de abstração, o que requer envolver os estudantes em atividades que os orientem para a compreensão desses modelos. Assim, no cenário educacional, diferentes ferramentas virtuais são desenvolvidas e utilizadas para subsidiar o processo de ensino-aprendizagem por meio de experiências visuais, como animações, simulações e ambientes virtuais de aprendizagem. Entretanto, sem uma perspectiva teórica voltada para as questões visuais, essas atividades acabam desempenhando um papel meramente ilustrativo. A visualização, conceito teórico trazido da psicologia cognitiva para o ensino de ciências, trata justamente das experiências visuais a partir dos objetos de visualização (diagramas, gráficos, animações, simulações), entendendo que a partir destes são construídas as visualizações introspectivas e interpretativas. Ou seja, o objeto de visualização é significado e conceitualizado pelos estudantes, construindo sua visualização interpretativa sobre o conteúdo estudado. Aliado ao preceito da existência de uma arquitetura cognitiva que prevê a existência de uma memória de trabalho e de longo prazo, sendo a memória de trabalho responsável pela codificação das informações. O processamento de informações de maneira verbal e não-verbal, possibilita controlar a quantidade de informações apresentadas aos estudantes, sem sobrecarregar a memória de trabalho. Dessa forma, a visualização aliada a arquitetura cognitiva se mostra como perspectiva teórica para subsidiar a abordagem de atividades virtuais no contexto de ensino. Assim, a presente pesquisa propôs e aplicou uma sequência didática, pautada nos aspectos da visualização. Foi selecionada a atividade virtual Modelos do Átomo de Hidrogênio do grupo PhET (Physics Education Technology Project) para abordar o tópico de Modelos atômicos, que usualmente compõem o currículo do ensino médio. Especificamente, o objetivo é conhecer qual a contribuição dos objetos de visualização, presentes na atividade virtual selecionada neste estudo, para a construção da visualização interpretativa externalizada pelos estudantes em seus diagramas apresentados na resolução das atividades.

Abstract: Science teaching is based on approaching concepts and models that present a high degree of abstraction, which requires involving students in activities that guide them towards understanding these models. Thus, in the educational scenario, different virtual tools are developed and used to support the teaching-learning process through visual experiences, such as animations, simulations and virtual learning environments. However, without a theoretical perspective focused on visual issues, these activities end up playing a merely illustrative role. Visualization, a theoretical concept brought from cognitive psychology to science teaching, deals precisely with visual experiences based on visualization objects (diagrams, graphs, animations, simulations), understanding that introspective and interpretative visualizations are constructed from these. In other words, the visualization object is signified and conceptualized by students, building their interpretative visualization on the content studied. Allied to the precept of the existence of a cognitive architecture that provides for the existence of a working and long-term memory, with working memory being responsible for encoding information. The processing of information verbally and non-verbally, which makes it possible to control the amount of information presented to students, without overloading working memory. In this way, visualization combined with cognitive architecture proves to be a theoretical perspective to support the approach to virtual activities in the teaching context. Thus, the present research proposed and applied a didactic sequence, based on visualization aspects. The virtual activity Hydrogen Atom Models from the PhET group (Physics Education Technology Project) was selected to address the topic of Atomic Models, which usually make up the high school curriculum. Specifically, the objective is to understand the contribution of the visualization objects, present in the virtual activity selected in this study, to the construction of the interpretative visualization externalized by the students in their diagrams presented when solving the activities.