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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.81.2020.tde-17062020-163810
Documento
Autor
Nome completo
João Messias Junior
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Maximiano, Flavio Antonio (Presidente)
Corrallo, Márcio Vinicius
Locatelli, Solange Wagner
Título em português
Análise da estrutura conceitual do tema interações intermoleculares presente em um livro didático de ensino superior: obtenção e análise de redes conceituais e identificação de fatos, conceitos e princípios
Palavras-chave em português
Interações intermoleculares. Redes conceituais. Conteúdos conceituais. Ensino e aprendizagem
Resumo em português
O tema interações intermoleculares é pouco estudado na literatura, especialmente com relação à organização dos conceitos e como eles se relacionam na estrutura do conhecimento químico. No entanto, é um tema central na Química e que explica uma série de fenômenos, como a formação das diferentes fases da matéria e a definição de suas propriedades físicas. O principal objetivo deste trabalho, portanto, consistiu em levantar a estrutura conceitual desse tema presente em um livro didático de Ensino Superior, indicado como referência para as disciplinas de Química Geral dos cursos do Instituto de Química da Universidade de São Paulo, e analisá-la de acordo com métricas de análise de rede. Paralelamente a isso, procurou-se identificar os conteúdos conceituais no texto, verificando como os fatos, os conceitos e os princípios estão presentes e como eles se relacionam com a estrutura conceitual da rede. A metodologia baseou-se em dois momentos: o primeiro momento consistiu na leitura criteriosa do texto e na identificação dos conteúdos conceituais presentes, com base na definição do que são fatos, conceitos e princípios; o segundo momento consistiu na preparação do texto para obtenção de uma matriz de coocorrência, utilizando um software de análise de textos, e, posteriormente, na transformação dessa matriz em uma rede conceitual, por meio de outro software especializado que permite visualizar a estrutura obtida e calcular diversas métricas de análise de rede. Nessa etapa, analisou-se primeiramente um trecho pequeno do texto, como forma de explorar as métricas, verificando o que medem, que tipo de informações extraem da estrutura da rede e o que elas significam. Verificou-se quais delas são úteis nesse tipo de análise, identificando os nós mais importantes, os clusters da rede, e como eles estão ligados, definindo um núcleo de conceitos e analisando quais informações sobre o tema emergem das relações conceituais. Em seguida, no texto completo, procurou-se analisar como os conceitos se relacionam na nova estrutura, como a adição de novos conceitos impactam o núcleo da rede e se as relações conceituais ajudam a explicitar os princípios gerais do tema. Por fim, a análise de como os tipos de interação intermolecular se relacionam na estrutura da rede mostrou que as propriedades moleculares são fundamentais para compreender as características das interações intermoleculares e como elas influenciam na intensidade das interações, e evidenciou que todas elas, com exceção das ligações de hidrogênio, são de natureza eletrostática. Concluiu-se que as métricas de análise de rede foram úteis para analisar a estrutura conceitual do tema interações intermoleculares, fornecendo informações centrais que, ao serem explicitadas, podem auxiliar na compreensão do tema e facilitar o processo de aprendizagem de conceitos pelos alunos.
Título em inglês
Analysis of the conceptual structure on the topic of intermolecular forces present in a Higher Education textbook: obtaining and analyzing conceptual networks and identifying facts, concepts, and principles
Palavras-chave em inglês
Conceptual contents,Teaching and Learning
Conceptual networks
Intermolecular interactions
Resumo em inglês
There is lack of studies on the topic of intermolecular forces in the literature, especially regarding the organization of concepts and how they relate to each other on the chemical knowledge structure. However, this is a central subject in Chemistry that explains lots of phenomena, such as the formation of different phases of matter and the influence of intermolecular forces to define physical properties. Therefore, this work aims to define the conceptual structure of this subject as it can be found in a Higher Education reference textbook for the disciplines of General Chemistry on the courses of the Instituto de Química at Universidade de São Paulo, and to analyze its structure according to some network analysis metrics. Besides that, we searched for conceptual contents in the text, verifying how facts, concepts, and principles are present, as well as how they relate to the conceptual structure of the network. The methodology was based on two stages: the first one consisted of reading the text carefully and identifying conceptual contents, based on the definition of facts, concepts, and principles; the second one consisted of text preparation to obtain a co-occurrence matrix, using a software for text analysis, and the later transformation of this matrix into a conceptual network, using another specific software that allows the visualization of the structure obtained and the calculation of several network metrics. At this stage, we firstly analyzed a small part of the text, in order to explore those metrics, checking exactly what they measure, what kind of information can be extracted from the network and what they mean. We determined what information is useful for this kind of analysis, identifying the most important nodes, the clusters in the network, and how they are connected, defining a core of concepts and analyzing what kind of information emerges from the conceptual relations. After that, we sought to analyze, in the complete text, how the concepts relate to each other in the new structure obtained, how the addition of new concepts impacts the core of concepts in the network and whether conceptual relations can help to explain the general principles of the topic. Finally, the analysis of how the types of intermolecular interactions are related in the structure of the network showed that molecular properties are fundamental to understand the characteristics of intermolecular interactions, how they influence the intensity of interactions, and it showed that all interactions but the hydrogen bonds have an electrostatic nature. We concluded that the metrics for network analysis were useful to analyze the conceptual structure on the topic of intermolecular interactions, providing important information that can help the understanding of this subject when explained, fostering the learning process of concepts to students.
 
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Data de Publicação
2020-06-23
 
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