A VISUALIZAÇÃO COMO PREMISSA PARA ABORDAGEM DOS MODELOS DO ÁTOMO DE HIDROGÊNIO

## A VISUALIZAÇÃO COMO PREMISSA PARA ABORDAGEM DOS MODELOS DO ÁTOMO DE HIDROGÊNIO

## Helen Clemes Cardoso¹, Tatiana da Silva²

- 1 Universidade Federal de Santa Catarina/Programa de Pós-Graduação em Educação Científica e Tecnológica/ helenclemes@gmail.com
- 2 Universidade Federal de Santa Catarina/Programa de Pós-Graduação em Educação Científica e Tecnológica/ tatiana.silva@ufsc.br

Palavras-chave : Visualização no ensino; Modelos atômicos; Ensino de ciências.

## Resumo expandido

O ensino de ciências está pautado na transposição de modelos científicos à realidade escola, e 'podem ser usados para comunicar fenômenos abstratos e apresentar aspectos de experimentação científica que, de outra forma, seriam inviáveis para serem executados em sala de aula' (NETZELL, 2014, p.4). Ou seja, os conceitos envolvidos nesses modelos têm como objetivo significar pensamentos abstratos, o que requer envolver os estudantes em atividades que os oriente para a compreensão dos mesmos. 'De acordo com Guevara e Valdez (2004), um modelo é caracterizado como uma construção imaginária e, portanto, pode causar dificuldades associadas ao processo de ensino e aprendizagem' (REIS, 2015, p.48).

Assim, as experiências visuais dos estudantes se tornam fundamentais para a aprendizagem e as ferramentais virtuais (simulações, animações, ambientes virtuais de aprendizagem) oferecem subsídios que às favorecem. Entretanto, sem uma perspectiva teórica voltada para as questões visuais, essas atividades acabam desempenhando um papel meramente ilustrativo.

A visualização no ensino de ciências, trata justamente das experiências visuais partindo do conceito de objetos de visualização (diagramas esquemáticos, animações, pictórico, simulações, interatividade, domínio de validade), entendendo que a partir destes são construídas as visualizações interpretativas. Ou seja, os objetos de visualização '[...] são vistos e interpretados por uma pessoa para o propósito de compreender outra coisa que não o próprio objeto' (PHILLIPS et al., 2010, p. 26), mas, sim, o seu significado constituindo uma visualização interpretativa sobre o modelo estudado.

De acordo com Mnguni (2014), que trata dos processos cognitivos da visualização, a aprendizagem se dá na interação entre os domínios interno (cognição) e o externo (mundo físico/concreto), sendo entendida como a significação, conceitualização das experiências visuais, que são externalizadas pelos estudantes durante a construção de soluções para problemas e atividades. Assim, de acordo com a visualização, essa interação entre os domínios se dá por meio dos objetos de visualização, cruciais para conduzir as experiências visuais significativas aos estudantes, devendo ser selecionados e explorados em acordo com os objetivos de aprendizagem.

Dessa forma, a visualização se mostra como importante perspectiva teórica para subsidiar a abordagem de atividades virtuais no contexto de ensino,

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principalmente, quando relacionada a modelos científicos com elevado grau de abstração. Considerando esses apontamentos, o presente estudo tem por objetivo a exploração de duas atividades virtuais de simulação: Modelos do Átomo de Hidrogênio, e Dispersão de Rutherford, ambas desenvolvidas pelo grupo Physics Education Technology Project (PhET), em parceria com a Universidade do Colorado. A primeira simulação apresenta modelos atômicos para o hidrogênio (Dalton, Thompson, Rutherford, Bohr, De Broglie, Schrodinger), já a segunda simulação apresenta o experimento realizado por Rutherford. As simulações foram desenvolvidas com o objetivo de serem utilizadas para o ensino.

A escolha do tema a ser abordado se deu, considerando as dificuldades de ensino apresentas nas pesquisas sobre as concepções dos estudantes com relação aos modelos atômicos. Os estudantes apresentam ideias de materialidade, na qual os átomos são entendidos como sendo passíveis de serem observados por meio de microscópio e, ainda, de acordo com 'a revisão de Andersson (1990) e o estudo de Lee et al. (1993) [...] os estudantes acreditam que as propriedades de átomos e moléculas se assemelham às propriedades macroscópicas da substância' (HARRISON e TREAGUST, 1996, p. 523).

Netzell (2014) destaca que 'o estudo de Albanese e Vincentini (1997) mostrou que 80% dos 30 estudantes acreditavam que os átomos tinham cor e que a cor correspondia à matéria no nível macroscópico que o átomo constituía' (p. 54). Outros problemas são citados em estudos, como a noção de que se uma substância muda de estado físico, isso ocorre, pois, a própria estrutura do átomo é modificada e, ainda, a confusão entre os modelos atômicos (ADBO e TABER, 2009). É comum os estudantes mostrarem modelos híbridos, trazendo características de modelos propostos por diferentes pesquisadores, essas concepções foram encontras tanto em estudantes de ensino médio como em professores de ciência em formação.

Considerando as concepções destacadas na literatura e o grau de abstração envolvido no conteúdo, abordar essa temática com base na visualização, favorecendo as experiências visuais por meio das simulações do grupo PhET, se mostra fundamental para ultrapassar as barreiras de ensino relacionada ao tema. Assim, foi pensada a exploração das simulações a partir dos objetos de visualização que estão presentes em suas estruturas. A proposta foi pensada e será aplicada no primeiro ano do ensino médio na disciplina de química, no qual curricularmente o conteúdo já está previsto. No entanto, a sequência pode ser aplicada também em outros níveis de ensino, assim como em outras disciplinas, como a física por exemplo, adequações podem ser feitas pelo professor. A estrutura da proposta foi desenhada para contemplar momentos síncronos e assíncronos considerando que a disciplina será ministrada na modalidade online, como apresentado na Figura 01.

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Figura 01: Estrutura da sequência didática.

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Essa exploração gradual dos objetos de visualização é pensada com o intuito de orientar a experiência visual dos estudantes, sem sobrecarregá-los com informações desnecessárias em cada etapa. Cada objeto de visualização foi selecionado pensando em uma abordagem gradual dos modelos, assim como da própria simulação, ultrapassando a utilização baseada no entusiasmo que em muitos casos invade os professores como afirmam Araújo e Veit (2008) quando se referem ao uso de simulações, e complementam dizendo que

'[...] diante das possibilidades oferecidas por recursos tecnológicos[...]' podemos '[...] muitas vezes ultrapassar seu potencial didático. Parte-se do falso pressuposto que certas representações visuais 'falam por si' e que assim como somos capazes de enxergar os conteúdos físicos que as embasam, os alunos de pronto também o podem, bastando visualizá-las para que o entendimento do conteúdo emerja' (p.4).

Assim, no 2º momento da sequência, por exemplo, a simulação será explorada sem utilização do play (círculo azul da Figura 02) e destacando os objetos analogia e pictórica destacados na Figura 02, o objeto pictórico pelo quadrado verde, e o analogia pelo quadro amarelo.

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Figura 02: Objetos pictórico e analogia na simulação.

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A avaliação de aprendizagem se dará por meio das externalizações dos estudantes explicitadas nos questionários. A Figura 03 apresenta parte do questionário aplicado no 9º momento.

Figura 03: Questionário avaliativo.

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## Referências

ADBO, K.; TABER, K. S. Learners' Mental Models of the Particle Nature of Matter: A study of 16 year old Swedish science students --. International Journal of Science Education, 2009. 757-786.

ARAÚJO, I. S.; VEIT, E. A. Interatividade em recursos computacionais aplicados ao ensino-aprendizagem de física. In: Anais da 14ª Jornada Nacional de Educação. Santa Maria: Editora da Unifra. SN, p. 1-10. 2008.

HARRISON, A. G.; TREAGUST, D. F. Secondary Students' Mental Models of Atoms and Molecules: Implications for Teaching Chemistry . Science Education, v. 80, n. 5, p. 509-534, 1996. ISSN 1098-237X.

MNGUNI, The theoretical cognitive process of visualization for science education. SpringerPlus. 2014.

NETZELL, E. Using models and representations in learning and teaching about the atom: A systematic literature review. Linköpings, 70p., 2014. (Graduação) -Universidade de Linköpings.

PHILLIPS, L. M.; NORRIS, S. P.; MACNAB, J. N. Visualization in Mathematics, reading and science education. Springer. P. 3-105. 2010.

REIS, J. M. C. Obstáculos epistemológicos: Implicações na aprendizagem do conceito de átomo. Maringá, 175p., 2015. Dissertação (Mestrado) - Universidade Estadual de Maringá.

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