Estudos sobre aprendizagem no
Campo Molecular-Estrutural e da Termodinâmica:
Equilíbrio Químico em diferentes níveis de cognição
e Esquemas cognitivos de professores e alunos
frente a tarefas em Química Orgânica.
Prof. Dr. Marco Antonio Bueno Filho
[email protected]
http://pesquisa.ufabc.edu.br
Fevereiro de 2015
Investigações recentes
1 - Esquemas cognitivos de professores e alunos frente a tarefas
em Química Orgânica
2 - Equilíbrio Químico em diferentes níveis de cognição
Campo
Estrutural
Molecular
Campo da
Termodinâmica
ATIVIDADE
HUMANA
E CONCEITUAÇÃO
EM QUÍMICA
The
Chemical
Conceptualization
and Scientific
Education Group
2
2
Processos de
aprendizagem na
graduação
Estratégias de
Ensino
Planejamento
Curricular
Avaliação
ATIVIDADE
HUMANA
E CONCEITUAÇÃO
EM QUÍMICA
The
Chemical
Conceptualization
and Scientific
Education Group
3
3
Introdução e referencial teórico
TEORIA DOS CAMPOS CONCEITUAIS
Teoria cognitivista:
assume que o núcleo do
desenvolvimento cognitivo
é a Conceituação
Campo Conceitual
 Conjunto de problemas
e de situações que
requerem conceitos,
procedimentos e
representações simbólicas
de diferentes tipos, mas
relacionados entre si.
Conceitos 
emergem da solução
de problemas
Gérard Vergnaud
VERGNAUD, G. La théorie des champs conceptuels. Reserches en Didactique des Mathematiques, v.
23, p. 133–170, 1990.
ATIVIDADE
HUMANA
E CONCEITUAÇÃO
EM QUÍMICA
The
Chemical
Conceptualization
and Scientific
Education Group
4
4
Introdução e referencial teórico
TEORIA DOS CAMPOS CONCEITUAIS
Validade
Restrita
Resolução
de Tarefas
Longo
período de
tempo
Conhecimento
Situações
variadas
Conceitos
Representações
Simbólicas
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
5
1
Esquemas cognitivos de
professores e alunos frente a
tarefas em Química Orgânica
Campo Estrutural Molecular e da
Termodinâmica  Química Orgânica
2 professores experientes
6 alunos de graduação da UFABC - FRO
ATIVIDADE
HUMANA
E CONCEITUAÇÃO
EM QUÍMICA
The
Chemical
Conceptualization
and Scientific
Education Group
6
6
Conceitos
S.R.I
S – Situações
(Tarefas)
R–
Representações
Simbólicas
I–
Invariantes
operatórios
B:-
CH3
CH 2CH 3
Br
CH3
+
CH 2CH 3
Nu:
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
-
Product c
+
Product d
Product a
+
Product b
7
Conceitos
- Clivagem e formação de ligações
Químicas
- Estabilidade de carbocátions
- Estereoquímica
- Adição nucleofílica
- Desprotonações
Invariantes Operatórios
- Considerar possibilidades
- Efetuar possibilidades
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
58
PROCEDIMENTO DE PESQUISA
Situação 1
Based on this reaction, describe the reaction mechanism explaining all the
procedures adopted. Take into account any other factors it deems
appropriate.
Cl
Participante:
T1
CH3
NaN3
CO2Et
CH3CN
CH3
N
R
+
O

+
O
Cl
CH3

N
CO 2Et
CO 2Et
N

- Cl
N3
H3C
-
CH3

N3
-
N3
H3C
R
CO 2Et
CO 2Et
+
N
O
CO 2Et
O
+
Elimination Products
Legend
O
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
N
=R
9
PROCEDIMENTO DE PESQUISA
Situação 2
Based on this reaction, describe the reaction mechanism explaining all the
procedures adopted. Take into account any other factors it deems
appropriate.
Participante:
T2
CH 2CH 3
CH3CH2OH
H
Br
+
CH 3CH 2O
-
Product(s)
Scenario
Content
1
SN1 reaction pathway with formation of enantiomeric pair.
2
Via SN2 reaction with formation of only one product and 100%
yield.
3
4
Competition between SN2 and E1 reactions.
Competition between SN1 and E1 reactions.
5
Reaction via E1.
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
10
PROCEDIMENTO DE PESQUISA
Presentations
of the
instrument
search
*stereochemistry
asked the
participants
•Electronegativity
•Polar covalente
bonding
•Steric effects
•Inductive effects
•Ressonance
•Aromaticity
Resolutions
and
explanations
of the case
Concepts
front
Audiovisual
Equipment
Textual
discursive
analysis
Data
analysis
transcriptions
in software
Transana
software
Operatory
invariants
*Concepts
in action
*
*
*
*
Structure of
explanations
Construction of inferences
Date
Justification
Knowledge base
Gestures
Vergnaud (1990) gives special attention
to the gestures that accompany the
actions of people. The gestures reveal the
fundamental concepts and the operational
invariants in schemes.
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
11
TRANSANA
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
12
RESULTADOS - PROFESSORES
T1
T2
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
13
RESULTADOS - PROFESSORES
T1
T1: But if you break the
carbon chlorine bond you
form a tertiary benzyl
carbocation (0:04:44.8).
Explanations
based on
structural
molecular
Explanations
based on stability
and energy
involved in the
system
T1: What is the advantage of
the benzyl carbocation? It is quite
easy!
Because
having
stabilization of the aromatic pi
system with the methyl and
the rest of the molecule you
have the reaction between porbital of the carbocation with
the benzyl system... (0:05:53.8).
Constant
intertwining in
explaining
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
Intertwining
molecular
explanation and
energy involved
in the system
14
RESULTADOS - PROFESSORES
Explanations
based on stability
and energy
involved in the
system
Explanations
based on
structural
molecular
T2: So in the case shown
there is some product derived
from SN2-type reaction. It is
noteworthy that there was
reversal of the chiral center.
The hydrogen that was
behind
the
reactant
molecule came to the
front. (0:08:54.7)
T2: probably with a solvent
with a high dielectric constant
it
ends
solvate
the
carbocation, and accordingly, no
mixing products of SN1 type. And
there are probably racemic
mixture
in
this
reaction
between these two chiral
products. The reaction medium
also favors elimination reactions
(0:13:43.5).
T2
Constant
intertwining in
explaining
Intertwining
molecular
explanation and
energy involved
in the system
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
15
Participant and
Instrument
STRUCUTURAL
MOLECULAR
T1, S1
STABILITY/
ENERGY
SYSTEM
STRUCUTURAL
MOLECULAR
T2, S2
STABILITY/
ENERGY
SYSTEM
STABILITY
/ENERGY
SYSTEM
T1, S1
STRUCUTURAL
MOLECULAR
STRUCUTURAL
MOLECULAR
T2, S2
STABILITY/
ENERGY
SYSTEM
Transcription
Feature
Among possible reaction
T1: But if you break the carbon chlorine bond you form a
tertiary benzyl carbocation (0:04:44.8).
paths T1 justified based on the
stability of the intermediate
T1: What is the advantage of the benzyl carbocation? It is
of
preferential.
quite easy! Because having stabilization of the aromatic pi occurrence
Structural
system with the methyl and the rest of the molecule you Connecting
have the reaction between p-orbital of the carbocation Molecular Field with the Field
with the benzyl system... (0:05:53.8).
of Thermodynamics.
Among
possible
stereoisomers T2 justified based
T2: The reaction shows this mixture of isomers. Are spatial on steric factors the occurrence
and isolated diasteroisomers isomers. Mostly we have this
preferential.
Connecting
product in character and that is consistent with the decrease of of
Structural
Molecular
Field
energy in the system (0:14:51.2).
with
the
Field
of
Thermodynamics.
The polarity of chemical
T1: Polar aprotic solvent solvated cations and anions
not solvated. In this case there is a disadvantage for the SN1- bonds are
instrumental to
type process (0:03:47.4).
explain
the
solvatation.
Connecting
Structural
T1: Is there a possibility to promote solvate of breaking the Molecular Field with the Field
bond between carbon and chlorine (0:03:54.7).
of Thermodynamics.
T2: So in the case shown there is some product derived from
The polarity of chemical
SN2-type reaction. It is noteworthy that there was reversal of the
are
instrumental
to
chiral center. The hydrogen that was behind the reactant bonds
molecule came to the front. (0:08:54.7)
explain the solvatation. The
stereochemistry
also
shot
proposition.
T2: probably with a solvent with a high dielectric constant mechanistic
it ends solvate the carbocation, and accordingly, no mixing Connecting
Structural
products of SN1 type. And there are probably racemic mixture Molecular Field with the Field
in this reaction between these two chiral products. The
of Thermodynamics.
reaction medium also favors elimination reactions (0:13:43.5).
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
16
ALUNOS
Situação 2
Based on this reaction, describe the reaction mechanism explaining all the
procedures adopted. Take into account any other factors it deems
appropriate. CH CH
2
3
CH3CH2OH
H
Br
+
CH 3CH 2O
-
Participante:
T2
Product(s)
Scenario
Content
1
SN1 reaction pathway with formation of enantiomeric pair.
2
Via SN2 reaction with formation of only one product and 100% yield.
3
4
5
Competition between SN2 and E1 reactions.
Competition between SN1 and E1 reactions.
Reaction via E1.
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
17
Cenários escolhidos pelos participantes na atividade de papel e lápis (S2).
Cenário 1
Cenário 2
Cenário 3
Cenário 4
Cenário 5
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A15
A16
A17
D2*
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
18
ALUNO A2 – CENÁRIO 3 (IMPROVÁVEL)
Associação de conceitos
e invariantes operatórios
Nem sempre
associa de modo
pertinente
Não alude ao campo da
Termodinâmica
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
19
OS ALUNOS – CENÁRIO 4 (O MAIS PROVÁVEL)
A4: O nucleófilo da reação possui mais eletronegatividade do que o carbono,
deixando a nuvem eletrônica para si e com baixa dispersão de carga negativa pela
molécula (baixo efeito indutivo), caracterizando-se como uma base forte. O meio
onde ocorre a reação é um meio polar prótico, sendo que induz à reação de
substituição. Porém, o nucleófilo por ser uma base forte ele induz a reações de
eliminação. O carbono alfa ligado ao Br é um carbono secundário, induzindo tanto
reações de substituição como eliminação. Então o cenário escolhido apresenta
ambas reações
A12: As moléculas 1 e 2 são formadas de maneira favorável em função da diferença
de eletronegatividade entre oxigênio e carbono. Contudo para formação de uma
molécula com tal geometria forma-se tendência eletropositiva do carbono quiral.
A geometria formada em 1 e 2 são equidistante levando as moléculas finais à
condição de menor energia. As moléculas 3 e 4 mostrou-se menos favorecida em
função do caráter polar e eletronegatividade de CH3CH2O- induzir ao tipo de ligação
de menor energia.
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
20
OS ALUNOS – CENÁRIO 4 (O MAIS PROVÁVEL)
A13: A reação é favorecida por efeito estérico grande no anel benzênico e
eletronegatividade do oxigênio, facilitando a aproximação de espécies positivas
sendo assim favorável a reação de eliminação. A formação do carbocátion na
reação SN1 é facilitada pela ação do solvente. Porém, o nucleófilo não é bom para
atacar no mesmo momento que o Br sai.
A14: Essa reação é favorecida pelo fato de o Br ser mais estável devido a
polarizabilidade da sua nuvem eletrônica. A carga negativa do O favorece a
aproximação apesar do impedimento estérico da molécula por ter um tamanho
grande. Não sei explicar porque a reação de eliminação ocorre, apesar de supor
que ela ocorre majoritariamente, já que a reação de substituição não é tão
facilitada pela dificuldade de chegada do CH3CH2O-.
Nem sempre
associa de modo
pertinente
.
Associação de conceitos
e invariantes operatórios
Não alude ao campo da
Termodinâmica
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
21
ESQUEMAS DE AÇÃO - ALUNOS
Ação focaliza
predominantemente o
Campo Conceitual
Estrutural Molecular
Conceituação lábil e
parcialmente
pertinente
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
22
ESQUEMAS DE AÇÃO - ALUNOS
Esquema de Ação Estrutural
Predominância: Campo Conceitual Estrutural-Molecular
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
23
ESQUEMAS DE AÇÃO - PROFESSORES
Ação focaliza
predominantemente o
Campo Conceitual
Estrutural Molecular e
da Termodinâmica
Conceituação
pertinente,
complexidade nas
relações conceituais
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
24
ESQUEMAS DE AÇÃO - PROFESSORES
Esquema de Ação Energético-Estrutural
Predominância:
Campo Conceitual Estrutural-Molecular e da Termodinâmica
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
25
2
Equilíbrio Químico em diferentes
níveis de cognição
Campo
estrutural
molecular
Campo da
Termodinâmica
Campo Estrutural Molecular e da
Termodinâmica  Equilíbrio Químico
10 alunos de graduação da UFABC - TQ
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
26
N2 (g) + 3 H2 (g)
Situação
2 NH3 (g)
Objetivo / Descrição
Nível de
Cognição
S1
Acessar possíveis conceitos e invariantes operatórios em esquemas
de ação algorítmicos. Solicitava-se o cálculo de Keq para
formação de NH3(g) uma dada temperatura
a partir de ALG/LOCS
concentrações fornecidas de reagentes e de produtos em Equilíbrio
Químico.
S2
Acessar informações sobre como estudantes operam em modo
submicroscópico por meio de desenhos. Foram convidados a
representar o sistema a volume constante no início da reação e no
estado de Equilíbrio Químico.
LOCS
S3
Acessar informações sobre como estudantes operam em modo
submicroscópico por meio de desenhos. Foram convidados a
representar o sistema a volume constante no início da reação e no
estado de Equilíbrio Químico quando a pressão parcial de N2(g) é
aumentada.
LOCS
S4
Acessar informações sobre como estudantes operam em modo
submicroscópico por meio de desenhos. Foram convidados a
representar o sistema a volume constante quando é inserido um
gás inerte, argônio, no estado de Equilíbrio Químico.
HOCS
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
27
N2 (g) + 3 H2 (g)
Situação
2 NH3 (g)
Objetivo / Descrição
Nível de
Cognição
S1
Acessar possíveis conceitos e invariantes operatórios em esquemas
de ação algorítmicos. Solicitava-se o cálculo de Keq para
formação de NH3(g) uma dada temperatura
a partir de ALG/LOCS
concentrações fornecidas de reagentes e de produtos em Equilíbrio
Químico.
S2
Acessar informações sobre como estudantes operam em modo
submicroscópico por meio de desenhos. Foram convidados a
representar o sistema a volume constante no início da reação e no
estado de Equilíbrio Químico.
LOCS
S3
Acessar informações sobre como estudantes operam em modo
submicroscópico por meio de desenhos. Foram convidados a
representar o sistema a volume constante no início da reação e no
estado de Equilíbrio Químico quando a pressão parcial de N2(g) é
aumentada.
LOCS
S4
Acessar informações sobre como estudantes operam em modo
submicroscópico por meio de desenhos. Foram convidados a
representar o sistema a volume constante quando é inserido um
gás inerte, argônio, no estado de Equilíbrio Químico.
HOCS
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
28
EXEMPLO ALUNO B1 – SITUAÇÕES S2 E S3 (LOCS)
N2 (g) + 3 H2 (g)
2 NH3 (g)
B1: Certo... antes do equilíbrio () essas partículas estão agitadas...(0:01:35.4) elas contém uma
certa energia cinética de movimento...(0:01:38.4) e::: também não é exclusivo de todas
mas...(0:01:43.1) umas estão mais lentas... outras estão mais rápidas...(0:01:46.3) isso vai
depender da temperatura também...(0:01:48.3) bom... que que acontece é que em um certo
momento elas vão se chocar e...(0:01:54.4) dependendo da forma como elas se
chocarem...(0:01:56.4) com a energia suficiente... a velocidade suficiente...(0:01:58.4) algumas
condições que não sei se dá pra determinar mas...(0:02:02.4) é::: alguma condições necessárias
pra que aconteça a reação...(0:02:06.3) então... bom... depois de um tempo né... (...) (0:02:29.6)
mas quando acontecer um certo choque...(0:02:32.3) aí talvez vá fazer a amônia...(0:02:38.9) um
passo depois você tem...(0:02:42.6) satisfeitas as condições... produção da amônia...(0:02:47.3)
E também vai continuar se chocando hora voltando ao que era antes...(0:02:57.1) (reação
inversa)...(0:02:59.6)
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
29
PANORAMA – ANÁLISE DE CONTEÚDO GLOBAL – SITUAÇÕES S2 E S3 (LOCS)
GRUPO I
Conceitos
B2
B3
B4
Colisões
m
s*
m
Energia
m
h
Formação e consumo de produtos
s
Espécies químicas ocupam volume
Espécies participantes/espectadoras
Presença de prod. antes do estado de equilíbrio
Sistema
Velocidade
GRUPO II
B1
Formas alternativas de reagir
Exist. de outras espécies não indicadas
s s*
m
B5
B8
B9
B10
*
*
h
*
*
m
B7
h
*
*
h*
h
m
h
hs
*
* h*
h m
m *
m
s
m
s*
s
B6
h
*
*
h*
s* h
s*
s
h
* h*
Fim no equilíbrio químico
Form. e diss. de prod. em tempos diferentes
Igualdade no estado de equilíbrio
s
h
h
h h*
*
h*
*
h
*
*
h*
Legenda: m - livre movimentação molecular; s - simultaneidade de eventos; h - elaboração de
hipóteses sobre eventos submicroscópicos; * - indica o uso de gesto metafórico
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
30
PANORAMA – TAREFAS ALGORÍTMICAS – CALCULO DE KC
N2 (g) + 3 H2 (g)
2 NH3 (g)
Alunos não atuam no Campo Estrutural
mas sim no Campo Algébrico ao efetuar o
cálculo de uma Constante de Equilíbrio.
Reflexão: ensina-se realmente Equilíbrio
Químico via o cálculo de Kc?
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
31
PANORAMA – TAREFAS DE ALTA ORDEM COGNITIVAS (HOCS)
N2 (g) + 3 H2 (g)
2 NH3 (g)
Ar(g)
?
? ?
Situação S4:
Efeito sobre a introdução de Argônio
(gás inerte) sobre um sistema em
Equilíbrio?
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
32
UM POUCO DA FÍSICO-QUÍMICA…
Argumento cinético é o mais lembrado e ensinado,
mas não é o único...
vd = kd.[A]a.[B]b e vi = ki. [A]a.[B]b;
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
vd = vi [1]
33
UM POUCO DA FÍSICO-QUÍMICA…
O argumento termodinâmico focaliza a variação da energia livre
de reação, DrG, em função da extensão de reação, x,
entendida como a quantidade infinitesimal de A que se converte
em B e reportada em mol: dnA = -dx e dnB = +dx.
Ao atingir o estado de equilíbrio químico, as variações entrópicas
seriam nulas, DS=0, de modo que DrG = 0
a pressão e temperatura constantes, dada a simultaneidade de
eventos submicroscópicos, no caso a formação e clivagem de
ligações a uma mesma taxa.
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
34
UM POUCO DA FÍSICO-QUÍMICA…
Nestas condições DrG pode ser descrita como a diferença dos
potenciais químicos de reagentes e de produtos segundo as
relações:
DrG = (G/x)P,T = mB - mA [2]
Para gases ideais: mx = mxo + RT ln px [3]
Ao substituir a expressão [3] em [2] é possível deduzir a
Expressão para constante de Equilíbrio que conhecemos
DrG = DrGo + RT ln pBb/pAa; Q= pBb/pAa [4]
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
35
UM POUCO DA FÍSICO-QUÍMICA…
Nestas condições DrG pode ser descrita como a diferença dos
potenciais químicos de reagentes e de produtos segundo as
relações:
DrG = (G/x)P,T = mB - mA [2]
Para gases ideais: mx = mxo + RT ln px [3]
Ao substituir a expressão [3] em [2] é possível deduzir a
Expressão para constante de Equilíbrio que conhecemos
DrG = DrGo + RT ln pBb/pAa; Q= pBb/pAa [4]
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
36
PANORAMA – TAREFAS DE ALTA ORDEM COGNITIVAS (HOCS)
N2 (g) + 3 H2 (g)
2 NH3 (g)
Ar(g)
?
? ?
Situação S4:
Efeito sobre a introdução de Argônio
(gás inerte) sobre um sistema em
Equilíbrio?
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
37
PANORAMA – TAREFAS DE ALTA ORDEM COGNITIVAS (HOCS)
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
38
PANORAMA – ANÁLISE DE CONTEÚDO GLOBAL – SITUAÇÃO S4 (HOCS)
GRUPO II
GRUPO I
Conceitos
Colisões
Energia
Formação e consumo de produtos
Espécies químicas ocupam volume
Espécies participantes/espectadoras
Presença de prod. antes do estado de
equilíbrio
Sistema
Velocidade
B1
B2
B6
(s*)
(h)*
m
(hm)
(s)
m
(s)
B7
(h*)
B8
B10
(*)
mh*
(hs*)
(m) (hm) (m*)
m
(s)
(m)
Formas alternativas de reagir
Exist. de outras espécies não indicadas
Fim no equilíbrio químico
Form. e diss. de prod. em tempos
diferentes
Igualdade no estado de equilíbrio
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
(*)
(*)
*
(*)
(h*)
s(*)
h(s*)
(s)
h*
(h)
(h*)
(*)
(h*)
(*)
39
CONCLUSÕES
4 TIPOS DE ESQUEMAS ENVOLVENDO OS CAMPOS
ESTRUTURAL MOLECULAR E DA TERMODINÂMICA
campo da termodinâmica
1 - Não integrado e
conceit. pouco pertinente
2 - Não integrado e
conceit. pertinente
3 - Integrado e
conceit. pouco pertinente
Pertinência das relações conceituais
campo da termodinâmica
campo estrutural molecular
2
campo estrutural molecular
4
campo da termodinâmica
campo da termodinâmica
4 - Integrado e
conceit. pertinente
campo estrutural molecular
1
campo estrutural molecular
3
Integração conceitual
conceitos em acordo com
modelo científico vigente
o
invariantes operatórios
conceitos em desacordo com o modelo científico vigente
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
40
CONCLUSÕES
4 TIPOS DE ESQUEMAS ENVOLVENDO OS CAMPOS
ESTRUTURAL MOLECULAR E DA TERMODINÂMICA
campo da termodinâmica
1 - Não integrado e
conceit. pouco pertinente
2 - Não integrado e
conceit. pertinente
3 - Integrado e
conceit. pouco pertinente
Pertinência das relações conceituais
campo da termodinâmica
campo estrutural molecular
2
campo estrutural molecular
4
campo da termodinâmica
campo da termodinâmica
4 - Integrado e
conceit. pertinente
campo estrutural molecular
1
campo estrutural molecular
3
Integração conceitual
Semelhanças com o Esquema
Energético-Estrutural em
tarefas de QO
conceitos em acordo com
modelo científico vigente
o
invariantes operatórios
conceitos em desacordo com o modelo científico vigente
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
41
CONCLUSÕES
4 TIPOS DE ESQUEMAS ENVOLVENDO OS CAMPOS
ESTRUTURAL MOLECULAR E DA TERMODINÂMICA
campo da termodinâmica
1 - Não integrado e
conceit. pouco pertinente
2 - Não integrado e
conceit. pertinente
3 - Integrado e
conceit. pouco pertinente
Pertinência das relações conceituais
campo da termodinâmica
campo estrutural molecular
2
campo estrutural molecular
4
campo da termodinâmica
campo da termodinâmica
4 - Integrado e
conceit. pertinente
campo estrutural molecular
1
campo estrutural molecular
3
Integração conceitual
Semelhanças com o Esquema
Estrutural em tarefas de QO
conceitos em acordo com
modelo científico vigente
o
invariantes operatórios
conceitos em desacordo com o modelo científico vigente
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
42
CONCLUSÕES
O PAPEL DA EXPERIÊNCIA
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
43
CONCLUSÕES
TRÂNSITO CONCEITUAL LOCS  HOCS
Analogia da caixa de ferramentas
Possuir ferramentas conceituais não
é garantia de trânsito conceitual em
situações de diferentes níveis de cognição
Necessidade de percepção como
Pertencentes a uma mesma classe.
?
ESTRATÉGIAS EM SALA DE AULA QUE VALORIZEM
A RESOLUÇÃO DE TAREFAS EM SALA DE AULA
 MOBILIZAÇÃO DE ESQUEMAS COLETIVOS?
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
44
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
45
Muito obrigado!
!
‫תודה רבה‬
[email protected]
http://pesquisa.ufabc.edu.br
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
46
REFERENCIAS
ANDRES Z., M.A. MAITE; PESA, MARTA A.; MOREIRA, M. A.; Laboratory work in physics courses on the theory of conceptual fields. Ciênc. educ.
(Bauru), Bauru, v. 12, n. 2, 2006.
BAKER, R. W.; GEORGE, A.V.; HARDING, M. M., Models and Molecules – A Workshop on Stereoisomers. J. Chem. Educ. v. 75 (7), p. 853-855, 1998.
BRONCKART, J.-P. De collective activity action and individual thought. In: MERRI, M. (Ed.). Human activity and conceptualization - Questions to
Gérard Vergnaud. Toulouse: Presses Universitaires du Mirail, p. 121-141, 2007.
BUENO FILHO, M.A., FERNANDEZ, C., MARZORATI, L.; Operational Invariants related to chemical representation: dynamics aspects of the
conceptualization. Abstract Book of 22nd International Conference on Chemistry Education 11th European Conference on Research in in
Chemical Education, p. 573-573, 2012.
CABALLERO, C.; MOREIRA, M. A.; GRINGS, ET O. Possible indicators of operational invariants presented by students in concepts of
thermodynamics. Brazilian Journal of Physics Teaching, v. 28, p. 463-471, 2006.
CABALLERO, C.; MOREIRA, M. A.; GRINGS, ET O. advances and setbacks of students in the conceptual field of thermodynamics. Electronic
Journal of Enseñanza de las Ciencias, v. 7, n. 1, p. 23-46, 2008.
GALIAZZI, M. C.; Moraes, R. discursive textual analysis: reconstructive process multiple faces. Science & Education, vol. 12, n. 1, p. 117-128, 2006.
MCNEILL, D. Hand and mind: what gestures reveal about thought. Chicago: University of Chicago Press, 1992.
MOREIRA, M.A. Theory of Conceptual Fields Vergnaud, science education and research in this area. Research in science education, vol. 7, n. 1,
2002.
MULLINS, J. J. Six Pillars of Organic Chemistry. Journal Of Chemical Education, V. 85, n.1, p. 83-87, 2008.
NASCIMENTO, M. G.; BUENO FILHO, M. A.. Structuring elements of Organic Chemistry Implicit in arguing professor and undergraduate students.
Enseñanza de las Ciencias, v. extra p. 1629-1634, 2013th.
NASCIMENTO, M. G.; BUENO FILHO, M. A.; Investigations on the intertwining of Conceptual Fields on a course of Green Chemistry. In: 11th
Brazilian Symposium on Chemical Education, 2013 Teresina - PI.
SANTOS, E. The theory of conceptual fields and teaching/learning sciences. Educacion XXI, v.13, ed. 1, p. 226-228, 2010.
SOUSA, C. M. G. de S.; FAVERO, M.H. Analysis of a situation of solving physics problems, in a situation of dialogue between an expert and a
novice in the light of the theory of conceptual fields Vergnaud. Research in Science Teaching, vol. 7, n. 1, p. 55-75, 2002.
SOUSA, C. M. G. S.; MOREIRA, M. A.; MATHEUS, TAM The experimental resolution of problem situations in the conceptual field
eletromagnestismo: an attempt to identify knowledge-in-action. Brazilian Journal of Research in Science Education, vol. 5, n. 3, p. 61-72, 2005.
VERGNAUD, G. The theory of conceptual fields. Reserches in Mathematics Education, v. 23, p. 133-170, 1990.
VERGNAUD, G. Some key ideas piaget around didactic. Perspectives, v. 26, n. 1, p. 195-207, 1996.
VERGNAUD, G. A comprehensive theory of representation for mathematics education. Journal of Mathematical Behavior, v. 17, n. 2, p. 167–181,
1998.
VERGNAUD, G. The Theory of Conceptual Fields. Human Development , v. 52, n. 2, p. 83-94, 2009.
WOODS, C. F. A. D. K. Transana. In: 2.30B (Ed.). 2.51b. Madison: Wisconsin Center for Education Research of University of Wisconsin-Madison,
2012.
The Chemical Conceptualization and Scientific Education Group
47