Projeto, construção e avaliação de um termômetro eletrônico com aquisição automática de dados e aplicações no ensino de físico-química experimental

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Hirdes, Adriane Röedel
• Orientador(a): Guadagnini, Paulo Henrique
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Pampa
• Departamento: Campus Bagé
• Palavras-chave em Português: Termômetro eletrônico; Aquisição automática de dados; Argumentação no ensino de ciências; Laboratório investigativo; Ensino de química
• Palavras-chave em Inglês: Electronic thermometer; Automatic data acquisition; Argumentation in science education; Inquiry-based laboratory; Chemistry teaching
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS SOCIAIS APLICADAS
• Link de acesso: http://dspace.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/1259

Este estudo se insere no âmbito do ensino superior de química por meio do laboratório investigativo com o uso de projetos abertos de equipamentos para aquisição automática de dados. O estudo tem como objetivo projetar, construir e avaliar um instrumento de medida de temperatura com aquisição automática de dados utilizando um transdutor do tipo termistor e sua aplicação em atividades experimentais investigativas de físicoquímica. O estudo teve como objetivos o projeto, desenvolvimento e avaliação de um termômetro eletrônico com termistor para aquisição automática de dados de temperatura em tempo real, e o seu uso em atividades práticas experimentais. O projeto do termômetro eletrônico incluiu um transdutor de temperatura do tipo termistor, um circuito de condicionamento de sinal, a plataforma Arduino e uma planilha para o Excel que permite apresentar os dados numéricos e atualizar a representação gráfica em tempo real da temperatura em função do tempo. Os resultados obtidos indicam que o termômetro construído apresentou erro de medição de 0,07 oC na faixa de -10 oC a 100 oC. Esse instrumento foi utilizado como recurso para viabilizar o planejamento e implementação de práticas experimentais investigativas de físico-química experimental. As atividades envolveram a determinação de entalpia de reação de decomposição do peróxido de hidrogênio e o levantamento da curva de resfriamento do ácido esteárico (atividade de termometria). A organização da atividade experimental de termometria seguiu o modelo de argumentação de Lawson, e foi elaborado em três momentos: predição, experimentação e verificação. Nessa atividade, o momento da experimentação seguiu o modelo de laboratório aberto. Os objetivos de aprendizagem das atividades foram organizados em níveis de cognição de acordo com a Taxonomia de Bloom revisada de Objetivos Educacionais. A implementação ocorreu com uma turma de acadêmicos de Físico-Química Experimental I no 1o semestre de 2015, nos meses de março e abril, de uma universidade pública do interior do estado do Rio Grande do Sul. Os instrumentos de coleta de dados foram guias de atividades práticas experimentais utilizados pelos participantes durante a implementação das atividades, um teste de conhecimentos de múltipla escolha e um teste de motivação para aprender, aplicados antes e após a implementação, e as observações da professora pesquisadora. O teste de conhecimento foi analisado avaliando sua fidedignidade e índices de dificuldade e discriminação de cada item. Testes de hipóteses não-paramétricos de Wilcoxon pareado unilateral indicam uma melhoria no desempenho dos participantes no teste de conhecimento (valor-p=0,009) e no teste de motivação para aprender (valor-p=0,006). A análise das respostas dos participantes aos guias de atividades envolveu a categorização dos itens dos guias em níveis de cognição proposto por Zoller. Itens com nível LOCS de desenvolvimento cognitivo foi contemplado por grande parte dos participantes, enquanto o nível HOCS, relacionado ao desenvolvimento de hipóteses, não foi atingido por qualquer participante. O protótipo do termômetro eletrônico com aquisição de dados e as atividades experimentais de termometria e calorimetria constituem produtos educacionais resultantes do presente estudo, e poderão ser utilizados e/ou modificados para atender às necessidades do planejamento didático do professor.