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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.81.2015.tde-25112015-145406
Document
Author
Full name
Miriam Possar do Carmo
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2015
Supervisor
Committee
Marcondes, Maria Eunice Ribeiro (President)
Bueno Filho, Marco Antonio
Pacca, Jesuina Lopes de Almeida
Pino, José Claudio Del
Zuliani, Silvia Regina Quijadas Aro
Title in Portuguese
O desenvolvimento conceitual de estudantes sobre a estrutura da matéria e sua utilização na explicação de fenômenos: um estudo longitudinal
Keywords in Portuguese
Desenvolvimento conceitual
Estrutura da matéria
Estudo longitudinal
Abstract in Portuguese
Este estudo teve como objetivo verificar como ocorre e se desenvolve a construção dos conceitos acerca da estrutura da matéria e quais as dificuldades envolvidas nesse processo de aprendizagem. Para esta finalidade foi realizado um estudo longitudinal com um grupo de alunos ao longo do ensino médio. O estudo apresenta a análise do desenvolvimento conceitual desses estudantes, ao manifestarem explicações sobre fenômenos do seu cotidiano, utilizando ideias sobre a estrutura da matéria. Foram empregadas três dimensões de análise: natureza corpuscular da matéria (1ª dimensão), natureza elétrica da matéria (2ª dimensão) e interações intra e interpartículas (3ª dimensão). O estudo foi dividido em duas etapas. Na primeira etapa, participaram 91 alunos de 1ª a 3ª séries de uma escola de Ensino Médio de São Paulo, cujo ensino esteve a cargo de uma mesma professora. A compreensão dos conceitos acerca da estrutura da matéria foi extraída de suas respostas a um questionário contendo questões abertas e fechadas. O conhecimento dos alunos foi avaliado considerando suas respostas em níveis de adequação e compreensão elaborados a partir de uma comparação com respostas de professores especialistas na área de química e de ensino ao mesmo questionário. Verificou-se que as respostas dos alunos se apresentaram entre os níveis de inadequação e parcial adequação com vaga à alguma compreensão na 1ª dimensão de análise para todas as séries. Na 2ª dimensão de análise as respostas foram inadequadas com insuficiente compreensão, entre os alunos da 1ª série, inadequadas com vaga compreensão entre os alunos da 2ª e 3ª séries. Na 3ª dimensão, as respostas foram inadequadas, com insuficiente compreensão entre os alunos das 1ª e 3ª séries, o que implica em avanços e retrocessos do conhecimento dos conceitos e, para a 2ª série, as respostas foram inadequadas com vaga compreensão. Na segunda etapa do estudo, foram acompanhados quatro alunos (A, B, C e D) durante os três anos do Ensino Médio. O conhecimento individual de cada aluno foi extraído de suas respostas a questionários, entrevistas e representações pictóricas. O desenvolvimento conceitual de cada aluno foi avaliado por meio da elaboração de mapas cognitivos a partir de suas manifestações verbais e escritas. Os resultados indicaram que dois dos estudantes desenvolveram uma compreensão gradual dos conceitos acerca da estrutura da matéria, um deles finalizou o ensino com vaga compreensão (A), outro com alguma compreensão (D) e dois deles alcançaram bom nível de compreensão (B e C), estes últimos parecem ter integrado de maneira mais coesa seus conhecimentos, o que indicou que reestruturaram e reorganizaram suas estruturas de conhecimento. O estudo sugere que é necessária uma retomada constante dos conceitos sobre estrutura da matéria, possibilitando ao aluno estabelecer inter-relações conceituais na explicação de fenômenos, de maneira a facilitar uma reestruturação das concepções dos estudantes, tornando a aprendizagem mais significativa.
Title in English
Students' concept development of structure of matter and its application to explain phenomena: a longitudinal study
Keywords in English
Conceptual development
Longitudinal study
Structure of matter
Abstract in English
This study aims to investigate how High School students understand and develop concepts related to structure of matter and how they apply these concepts to explain everyday phenomena related to Chemistry. For this purpose, we conducted a longitudinal study with 91 High School students from 2012 to 2014. The conceptual development of these students was investigated by analyzing their answers to a questionnaire applied in the beginning of the 1st and 2nd grades and in the end of the 3rd grade of High School. In addition, four students were chosen to answer to five interviews conducted over the three years of High School. The students had the same Chemistry teacher in these three years. Students' answers were categorized in three dimensions of analysis elaborated by the researcher: particle model of matter (1st dimension), electrical nature of matter (2nd dimension) and intra- and inter-particle interactions (3rd dimension). The analyses were conducted in two steps. In the first step, the concepts expressed by the 91 students were analyzed according to the three dimensions. Adequacy and comprehension levels were created to categorize students' responses. These levels were elaborated by comparing students' answers to Chemistry experts' answers. The second step consisted of analysis of each of four students (A, B, C, D) during learning process on 1st, 2nd and 3rd grades of High School. The concept development of each student was evaluated through cognitive maps elaborated by the researcher from student's verbal and written manifestations. On the first step, concerning to the 1st dimension of analysis, the students on the three grades showed answers classified in inadequacy and partial adequacy levels, and low comprehension level. For the 2nd dimension, 1st graders' ideas were classified as inadequate with insufficient understanding, the students of 2nd and 3rd grades showed a low level of understanding. On the 3rd dimension, the answers given by students of the 1st and 3rd grades were classified as inadequate, with insufficient understanding. The responses of 2nd grade students were also inadequate but with a little better level of understanding. On the second step, results indicated that students A and D developed a gradual understanding of the concepts concerning the structure of matter. Although, student A has achieved a low level of comprehension, student D has achieved the level of some comprehension. Students B and C achieved good level of understanding and their concepts seem to be closely integrated, which indicates that they have restructured and reorganized their knowledge structures. In conclusion, this study suggests that concepts related to structure of matter should be frequently reviewed in order to enable the student to establish conceptual interrelationships to explain phenomena at sub-microscope level, promote students' conceptions restructuration, and provide meaningful learning during the teaching-learning process.
 
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Publishing Date
2015-11-26
 
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