Analogia circuito elétrico x circuito hidráulico: potencialidades pedagógicas de um protótipo digital de um modelo analógico para o ensino de conceitos básicos em eletrodinâmica - Ricardo, Daniel Mota (2024)
Esta dissertação apresenta os resultados de uma pesquisa de mestrado em Educação Tecnológica, conduzida no campo de estudos sobre o Ensino de Física fundamentado em analogias e modelos, no contexto da linha de pesquisa sobre Práticas Educativas e Tecnologias Educacionais. O objeto de investigação são as potencialidades pedagógicas de um modelo analógico de um circuito elétrico construído por prototipagem digital para uso no ensino de conceitos básicos da Eletrodinâmica. Como o estudo da Eletrodinâmica envolve conceitos com alto grau de abstração, o uso de modelos e analogias é particularmente importante no ensino e aprendizagem deste tópico. As analogias são usadas no ensino de Física para incentivar os estudantes a associarem fenômenos supostamente mais familiares e conhecidos aos fenômenos físicos a serem estudados. No ensino de conceitos básicos da Eletrodinâmica, uma analogia bastante empregada por professores em sala de aula e em textos de livros didáticos é a analogia entre circuitos hidráulicos e circuitos elétricos. Os modelos, por sua vez, podem ser vistos como pontes entre a teoria científica e o mundo como o experimentamos, e podem ser usados para uma variedade de propósitos. Dentre os diferentes tipos de modelos, iremos trabalhar com aqueles que, planejados e materializados como recurso didático, têm como base de construção analogias para representar um fenômeno físico alvo. Esses modelos, chamados de modelos analógicos, podem se configurar como importantes recursos mediacionais para o Ensino da Eletrodinâmica, pois, a partir deles, abstrações podem ser materializadas e relações analógicas podem ser agrupadas, estimulando o aprendizado integrado desses conceitos. Nesse contexto, essa pesquisa foi orientada a partir da seguinte questão: Considerando tanto aspectos estruturais, semânticos e pragmáticos, quanto as percepções de professores de Física, de que maneira o uso de um modelo analógico, fundamentado na comparação entre circuitos hidráulicos e elétricos e desenvolvido por meio de prototipagem digital, contribui para o ensino de conceitos básicos da Eletrodinâmica? O método investigativo realizado para responder à questão de pesquisa compreendeu a exploração de algumas comparações feitas entre circuitos hidráulicos e elétricos, agrupando elementos e relações dessa analogia na construção de um protótipo digital do modelo analógico. Após a prototipagem digital, foi realizada a análise de conteúdo de entrevistas feitas com professores da Educação Profissional Técnica de nível médio e o mapeamento estrutural desse modelo. Essas duas etapas nos permitiram elaborar inferências quanto ao potencial pedagógico desse recurso para o uso no ensino de conceitos básicos da Eletrodinâmica. Os resultados indicam que o modelo analógico prototipado é um artefato didático com potencial promissor, favorecendo a compreensão de grandezas físicas fundamentais no estudo dos circuitos elétricos, como a corrente elétrica, a diferença de potencial elétrico e a resistência à passagem da corrente elétrica.