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Disertación de Maestría
DOI
Documento
Autor
Nombre completo
Larissa Assis Barony Valadares Fonseca
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2019
Director
Tribunal
Marson, Guilherme Andrade (Presidente)
Arroio, Agnaldo
Júnior, Paulo de Avila
Torres, Bayardo Baptista
Título en portugués
Desenvolvimento e avaliação de tutoriais de moléculas como ferramenta de ensino: o caso dos tutoriais "estrutura e estabilidade do DNA" e "estabilidade do DNA
Palabras clave en portugués
Animações 3D
DNA
Moléculas
Tutorial
Resumen en portugués
Os tutoriais Estrutura e Estabilidade do DNA e Estabilidade do DNA são produtos da metodologia proposta neste trabalho para o desenvolvimento de tutorias de moléculas com animações interativas 3D, a qual estabelece as cinco diretrizes: i. Selecionar conteúdo de Bioquímica, Biologia molecular e Química; ii. Definir a distribuição do conteúdo e a estrutura do tutorial; iii. Integrar textos, diagramas, tabelas e animações moleculares 3D; iv. Desenvolver as animações integrando diferentes modos de representação 3D; e v. Exibir simultaneamente na página web animação molecular 3D associada com texto, diagrama ou tabela. A metodologia é fundamentada em Princípios de Aprendizagem por Multimídia de Mayer, no intuito de favorecer a aprendizagem da molécula, o que exige mais do que a mera exposição da estrutura molecular em três dimensões, sendo necessária a articulação da estrutura com mídias acessórias (3ª diretriz) para conduzir a exploração guiada e paulatina da molécula. No caso de biopolímeros, como o DNA, o aumento da complexidade estrutural torna mais necessário guiar o aprendiz pela exploração da molécula, sendo preciso explicar as interações químicas entre os monômeros e entre os monômeros com o meio aquoso para que o aprendiz compreenda a estrutura e estabeleça relações desta com as atividades biológicas do DNA. Assim, um dos princípios da metodologia é o estabelecimento de unidades conceituais que exploram gradativamente o biopolímero por meio de um texto constituído por pergunta e resposta e, em seguida, uma animação acionada pelo botão Visualize 3D. A estratégia de apresentar o conteúdo de forma segmentadaobjetiva favorecer o estabelecimento de conexões entre o conhecimento novo, apresentado na unidade conceitual, e os conceitos preexistentes do aprendiz. O texto de cada unidade possui uma organização hierárquica: i. Resposta resumida para a pergunta; ii. detalhamento da resposta; iii. estabelecimento de relação estrutura/atividade biológica. Além disso, existem hiperlinks para explicação adicional sobre conceitos químicos e bioquímico, tais como ligação de hidrogênio, fendas do DNA, etc. Também foram adotados princípios educacionais para a criação das animações. Os recursos utilizados para construção dos tutoriais foram ferramentas do Laboratório Integrado de Química e Bioquímica e estruturas moleculares obtidas do RCSB Protein Data Bank. Para avaliação do potencial instrucional dos tutoriais foram realizadas atividades com alunos de pós-graduação e graduação que responderam a um questionário antes e outro após usar os tutoriais. Também foram conduzidas entrevistas com alunos de graduação no intuito de averiguar a percepção destes sobre a metodologia de desenvolvimento de tutoriais e a aprendizagem com o uso de tutoriais de moléculas. A análise dos questionários evidenciou uma melhoria no desempenho dos estudantes após usar os tutoriais, além de eles considerarem que aprenderam e que gostariam de usar mais tutoriais de moléculas como ferramenta de ensino e aprendizagem, o que é um indicativo do potencial da metodologia proposta neste trabalho.
Título en inglés
Development and evaluation of molecular tutorials as a teaching tool: the case of the "DNA Structure and Stability" and "DNA Stability" tutorials
Palabras clave en inglés
3D animations
DNA
Molecule
Tutorial
Resumen en inglés
The "DNA Structure and Stability" and "DNA Stability" tutorials are products of the methodology proposed in this work for the development of molecular tutorials with 3D interactive animations, which establishes the five guidelines: i. Select contents of Biochemistry, Molecular Biology and Chemistry; ii. Define the content distribution and the structure of the tutorial; iii. Integrate texts, diagrams, tables and 3D molecular animations; iv. Develop the animations integrating different modes of 3D representation; and v. Simultaneously display on the web page 3D molecular animation associated with text, diagram or table. The methodology is based on Mayer's Multimedia Learning Principles, in order to favor the learning of the molecule, which requires more than the mere exposition of the molecular structure in three dimensions, being necessary the articulation of the structure with accessory medias (3rd guideline) to conduct the guided and gradual exploration of the molecule. In the case of biopolymers, such as DNA, increasing structural complexity makes it more necessary to guide the learner through the exploration of the molecule. It is necessary to explain the chemical interactions between the monomers and between the monomers with the aqueous medium so that the learner understands the structure and establish relations between this and the DNA biological activities. Thus, one of the principles of the methodology is the establishment of conceptual units that gradually explore the biopolymer through a text consisting of question and answer and then an animation triggered by the button "Visualize 3D". The strategy of presenting content in a segmented way aims to favor the establishment of connections between the new knowledge presented in the conceptual unit and thepreexisting ones in the cognitive structure of the learner. The text of each unit has a hierarchical organization: i. Brief answer to the question; ii. detailing the response; iii. establishment of the relation between structure and biological activity. In addition, there are hyperlinks for further explanation about chemical and biochemical concepts, such as hydrogen bonding, DNA grooves, etc. Educational principles were also adopted for the creation of animations. The resources used to construct the tutorials were tools of the Integrated Laboratory of Chemistry and Biochemistry and the molecular structures obtained from the RCSB Protein Data Bank. In order to evaluate the instructional potential of the tutorials, activities were carried out with undergraduate and graduate students who answered a questionnaire before and after using the tutorials. We also conducted interviews with undergraduate students in order to ascertain their perception about the methodology of developing tutorials and the learning with the use of molecular tutorials. The analysis of the questionnaires evidenced an improvement in students' performance after using the tutorials, in addition they also consider that have learned and would like to use more molecular tutorials as a teaching and learning tool, which is an indicative of the potential of the methodology proposed in this work.
 
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Fecha de Publicación
2019-08-20
 
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