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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.81.2014.tde-28042014-202005
Document
Author
Full name
Márlon Caetano Ramos Pessanha
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2014
Supervisor
Committee
Gurgel, Ivã (President)
Barros, Marcelo Alves
Santos, Marcelo Giordan
Siqueira, Maxwell Roger da Purificação
Studart Filho, Nelson
Title in Portuguese
Estrutura da matéria na educação secundária: obstáculos de aprendizagem e o uso de simulações computacionais
Keywords in Portuguese
Estrutura da Matéria
Física Moderna e Contemporânea
Obstáculos didático-pedagógicos
Obstáculos Epistemológicos
Simulações Computacionais
Abstract in Portuguese
Os conceitos presentes na Física Moderna e Contemporânea (FMC), como aqueles relacionados à estrutura da matéria, rompem com ideias do cotidiano e envolvem fenômenos e entidades que são parte de uma realidade tecnicamente construída e não podem ser percebidos de forma direta pelos sentidos humanos. Seu ensino requer meios representativos, e as simulações computacionais atendem a esta necessidade. Nesta pesquisa, tendo como marco teórico ideias relacionadas ao estudo dos modelos mentais e conceituais, ideias provenientes da epistemologia da ciência de Bachelard, e considerando algumas ideias presentes na teoria das situações didáticas de Brousseau, buscamos identificar obstáculos de aprendizagem que atuam no ensino de conceitos do tópico Estrutura da Matéria em que são utilizadas simulações computacionais. Tendo como pano de fundo um processo iterativo de desenho, implementação e redesenho de um curso sobre a estrutura da matéria e aceleradores de partículas, analisamos a emersão de possíveis obstáculos epistemológicos, e verificamos como obstáculos didático-pedagógicos facilitavam esta emersão. Como resultados, identificamos obstáculos epistemológicos e didático-pedagógicos de diferentes naturezas, entre os quais, alguns relacionados à percepção ingênua de fenômenos do cotidiano, alguns relacionados ao uso de metáforas e imagens, e outros relacionados a um raciocínio limitado e incongruente. Acreditamos que as análises e conclusões desta pesquisa contribuem para uma reflexão sobre o ensino de tópicos de Física Moderna e Contemporânea, e sobre o uso de simulações computacionais como ferramentas pedagógicas.
Title in English
Structure of Matter in Secondary Education: Learning Obstacles and the Use of Computer Simulations
Keywords in English
Computer Simulations
Didactic-pedagogical Obstacles
Epistemological Obstacles
Modern and Contemporary Physics
Structure of Matter
Abstract in English
The concepts of Modern and Contemporary Physics (MCP), such as those related to the structure of matter, break with the everyday ideas and involve phenomena and entities that are part of a reality technically built that cannot be directly perceived by human senses. Its teaching requires representative media, and the computer simulations meet this need. In this research, having as theoretical framework ideas related to the study of mental and conceptual models, ideas from the epistemology of science of Bachelard, and considering some of the ideas present in the theory of didactic situations of Brousseau, we seek to identify learning obstacles who work in teaching concepts of the topic Structure of Matter in which computer simulations are used. Against the backdrop of an iterative process of design, implementing and redesign of a course on the structure of matter and particle accelerators, we analyze the possible emergence of epistemological obstacles, and check how didactic-pedagogical obstacles facilitated this emersion. As a result, we identified epistemological obstacles and didactic-pedagogical obstacles of different nature, including some related to the naive perception of everyday phenomena, some related to the use of metaphors and images, and other related to a limited reasoning and incongruous. We believe that the analysis and conclusions of this research contribute to a reflection on the teaching of Modern and Contemporary Physics topics, and on the use of computer simulations as educational tools.
 
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Publishing Date
2014-05-05
 
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