Introdução de tópicos de Física Térmica e Cristalografia no ensino médio utilizando um simulador mecânico

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Cristino, Wesley Moura Boracchi
Orientador(a): Souza, James Alves lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus Sorocaba
Programa de Pós-Graduação: Programa de Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - PROFIS
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/16153
Resumo: In the last decades, physics education research has shed light on the difficulties and obstacles that students and teachers encounter in learning physics. In response, a wide variety of new methods and models of physics instruction, software, computer simulations, experiments, among others, have become available as a remedial course to the problem. In this work we present the development and application of a Potentially Meaningful Teaching Unit (PMTU), aiming to introduce Thermal Physics and Crystallography concepts in high school. Our PMTU is based on the construction of a motorized mechanical simulator designed to represent atoms from a crystal lattice of a solid material. The device was primarily designed to facilitate the abstraction on the thermal motion of a crystal lattice. Our proposal is based on David Ausubel's theory of meaningful learning, whose most important elements are the students' prior knowledge and their predisposition to learn. Our educational product consists of a didactic sequence elaborated in the form of handouts (ebook) for the teacher and for the student, tutorials for the construction of the mechanical simulator and a measuring device, named as vibrometer, and a website for the availability of the elaborated material and also to establish a centralized remote channel of communication between the teacher and the students through forums, discussions and for delivering the proposed activities. The Teacher Ebook was prepared with the answers to the proposed problems, as well as pedagogical recommendations and suggestions for developing the activities in the classroom. The Student Ebook is a simplified version of that. The ebook format is established to facilitate printing and to individualize their use. Our PMTU was applied to students of a high school class, at a private school in the city of São Roque, municipality of Sao Paulo, Brazil. Owing the COVID-19 pandemic, the application of the product was carried out almost entirely online. Our proposal was hugely successful in the classroom. The students engaged in a very satisfactory way in the development of the activities, allowing a better abstraction on the microscopic behavior of solid systems.
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In this work we present the development and application of a Potentially Meaningful Teaching Unit (PMTU), aiming to introduce Thermal Physics and Crystallography concepts in high school. Our PMTU is based on the construction of a motorized mechanical simulator designed to represent atoms from a crystal lattice of a solid material. The device was primarily designed to facilitate the abstraction on the thermal motion of a crystal lattice. Our proposal is based on David Ausubel's theory of meaningful learning, whose most important elements are the students' prior knowledge and their predisposition to learn. Our educational product consists of a didactic sequence elaborated in the form of handouts (ebook) for the teacher and for the student, tutorials for the construction of the mechanical simulator and a measuring device, named as vibrometer, and a website for the availability of the elaborated material and also to establish a centralized remote channel of communication between the teacher and the students through forums, discussions and for delivering the proposed activities. The Teacher Ebook was prepared with the answers to the proposed problems, as well as pedagogical recommendations and suggestions for developing the activities in the classroom. The Student Ebook is a simplified version of that. The ebook format is established to facilitate printing and to individualize their use. Our PMTU was applied to students of a high school class, at a private school in the city of São Roque, municipality of Sao Paulo, Brazil. Owing the COVID-19 pandemic, the application of the product was carried out almost entirely online. Our proposal was hugely successful in the classroom. The students engaged in a very satisfactory way in the development of the activities, allowing a better abstraction on the microscopic behavior of solid systems.Nas últimas décadas a pesquisa em ensino de Física tem apontado para dificuldades e obstáculos que estudantes e professores encontram para a concretização da aprendizagem de Física. Em resposta a isso, uma grande variedade de métodos, modelos, softwares, simulações computacionais, experimentos, entre outros, têm sido colocados à disposição dos mesmos na tentativa de amenizar o problema. Neste trabalho apresentamos o desenvolvimento e aplicação de uma Unidade de Ensino Potencialmente Significativa (UEPS) com o objetivo de introduzir conceitos de Física Térmica e Cristalografia no Ensino Médio. Nossa UEPS é fundamentada na construção de um simulador mecânico motorizado, elaborado para representar átomos de uma rede cristalina de um sólido. Este dispositivo foi concebido principalmente para facilitar a abstração sobre o movimento térmico da rede cristalina. Nossa proposta é baseada na Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel, cujos elementos mais importantes são os conhecimentos prévios dos estudantes e a predisposição dos mesmos para aprender. Nosso produto educacional consiste de uma sequência didática elaborada na forma de apostilas (cadernos) para o professor e o aluno, tutoriais para a construção do simulador mecânico e um dispositivo de medição, denominado por nós de “vibrômetro”, e um site para a disponibilização do material elaborado e para estabelecer melhor o contato entre o professor e os alunos remotamente através de fóruns, discussões e para a entrega das atividades propostas. O Caderno do Professor foi elaborado com as respostas dos problemas propostos, além de recomendações e sugestões pedagógicas para uso e desenvolvimento das atividades em sala de aula. O Caderno do Aluno é uma versão simplificada do primeiro. Ambos são elaborados no formato de e-book para facilitar a impressão e utilização individualizada. Nossa UEPS foi aplicada em uma turma do segundo ano do Ensino Médio de uma escola privada do município de São Roque, São Paulo. Devido à pandemia de COVID-19, a aplicação do produto foi realizada quase totalmente na modalidade remota. Nossa proposta foi muito bem recebida em sala de aula pelos alunos, que se engajaram de maneira bastante satisfatória no desenvolvimento das atividades, possibilitando uma melhor abstração sobre o comportamento microscópico de sistemas sólidos.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus SorocabaPrograma de Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - PROFISUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessSimulador mecânicoCristalografiaFísica térmicaEnsino de físicaEnsino médioMechanical simulatorCrystallographyThermal physicsPhysics teachingHigh schoolCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICACIENCIAS HUMANAS::EDUCACAO::ENSINO-APRENDIZAGEM::METODOS E TECNICAS DE ENSINOIntrodução de tópicos de Física Térmica e Cristalografia no ensino médio utilizando um simulador mecânicoIntroducing concepts of Thermal Physics and Crystallography in high school using a mechanical simulatorinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDiss_Wesley_PROFIS_So.pdfDiss_Wesley_PROFIS_So.pdfDissertação de Mestradoapplication/pdf77064968https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/d9ba0631-118c-403c-9d80-1d3dcac6b61b/downloadb23dd119760b1ba6f642d319741c07f6MD51trueAnonymousREADProdutoEducacional_Wesley_PROFIS_So.pdfProdutoEducacional_Wesley_PROFIS_So.pdfProduto Educacionalapplication/pdf74070533https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/21b0f2e3-348c-458f-8722-7b11c7fcd4e5/download5476425984978b3cb8e03296e25e528aMD52falseAnonymousREADCarta Comprovante_Wesley.pdfCarta Comprovante_Wesley.pdfCarta Comprovanteapplication/pdf352256https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/fe23fa72-758c-4255-969b-6faaed5a486c/downloada33b764cf7e975b8069eadfb5477717bMD53falseCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/f4256b66-fe64-47e5-bfa4-44b29f3394a6/downloade39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD54falseAnonymousREADTEXTDiss_Wesley_PROFIS_So.pdf.txtDiss_Wesley_PROFIS_So.pdf.txtExtracted texttext/plain359817https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/e8e8a67e-21e8-4eef-8663-95d48da5869c/download6037b0a00c30cb3638566f5c04fe8e2bMD55falseAnonymousREADProdutoEducacional_Wesley_PROFIS_So.pdf.txtProdutoEducacional_Wesley_PROFIS_So.pdf.txtExtracted texttext/plain128105https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/828fb4c9-e8fd-4291-8393-feb10df627ad/download92b277b0309cf7d2064e5c0c6e525d8bMD57falseAnonymousREADCarta Comprovante_Wesley.pdf.txtCarta Comprovante_Wesley.pdf.txtExtracted texttext/plain1511https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/f31beb7a-edfa-4600-bd6b-8b1f6f49157a/downloada78932eee9dfa8b359aee4e734f94986MD59falseTHUMBNAILDiss_Wesley_PROFIS_So.pdf.jpgDiss_Wesley_PROFIS_So.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg11815https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/fea753e9-c37b-4293-b14a-1d65cd502a5c/downloadf2966ebaf205a7e3c1a6b4ea71407e3dMD56falseAnonymousREADProdutoEducacional_Wesley_PROFIS_So.pdf.jpgProdutoEducacional_Wesley_PROFIS_So.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg28464https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/c68147ed-ae06-4f2d-9d57-f4b649c4314b/download7e673aa3a11d6d3cc1c42b0186504b50MD58falseAnonymousREADCarta Comprovante_Wesley.pdf.jpgCarta Comprovante_Wesley.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg15189https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/14d66b40-0cad-4d03-8215-abf76bdc9a07/downloadbd65038d3894a5ea6f1e86d2bf84777fMD510false20.500.14289/161532025-05-07 10:21:01.896http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/16153https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-05-07T13:21:01Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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