Активные методологии преподавания и изучения физики: Пример формулировки концепций тепла и температуры

0
37
DOI: ESTE ARTIGO AINDA NÃO POSSUI DOI SOLICITAR AGORA!
PDF

ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ

VILANCULO, Jossias Arnaldo [1], MUTIMUCUIO, Inocente Vasco [2], SILVA, Carlos Santos [3]

VILANCULO, Jossias Arnaldo. MUTIMUCUIO, Inocente Vasco. SILVA, Carlos Santos. Активные методики преподавания и изучения физики: тематическое исследование формулировки понятий тепла и температуры. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. 05-й год, Эд. 09, Vol. 07, стр. 84-107. Сентябрь 2020 года. ISSN: 2448-0959, Ссылка доступа: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/образование-ru/тепла-и-температуры

РЕЗЮМЕ

Исследование является частью преподавания науки, целью которого является привнести учебные подходы, которые позволяют активное участие студента, что позволяет студентам альтернативные концепции, которые будут оценены, что позволяет студенту строить свои собственные знания. Исследование является частью теоретических предположений Дэвида Ausubel и был разработан в мозамбикской школе с 9-го класса студентов. Работа возникает как способ принести альтернативы традиционному методу преподавания физики преимущественно для всего мира. Два класса по 101 учащихся были представлены в вопросник, разработанный исследователем для определения альтернативных концепций студентов в понятиях тепла и температуры. Затем они были представлены к дидактической интервенции по понятиям тепла и температуры с использованием активной методологии в экспериментальном и традиционном классе в контрольном классе, в конце был применен пост-тест. Результаты показывают, что стратегия, используемая в экспериментальном классе, позволила более активно участвовать студентам во время занятий, а также заметила существенное улучшение в разработке концепций тепла и температуры, значительно сев альтернативные представления об этих концепциях.

Ключевые слова: Преподавание физики, активная методология, тепло, температура.

1. ВВЕДЕНИЕ

В 1963 году состоялась первая Межамериканская конференция по преподаванию физики, на которой Richard Feynman, американский физик и лауреат Нобелевской премии по физике 1965 года, уже весьма пессимистично относиться к образованию преподавания физики в любом месте (PEREIRA, 2010). Озабоченность Feynman была в том, как физика преподавалась в школах, и забота студентов об учебе только для того, чтобы запомнить и воспроизвести содержимое в день теста, не утруждая себя воспринимать физику.

Хотя с момента выводов Feynman и по сей день прошли десятилетия, проблемы в преподавании физики сохраняются. Это не ново, что в школах по всему миру традиционный метод по-прежнему преобладает, где учитель идет в класс, заинтересованный в том, чтобы рассказать студенту, что он должен знать, и, с другой стороны, студент несет ответственность за запись и ищет пути для углубления содержания рассмотрены. В результате студент заботится только о запоминании, ему не на что учиться и через короткое время все забывает. Следствием этого является отсутствие мотивации изучать физику и в конечном итоге рассматривает физику как сложную науку, которая не имеет ничего общего с ее реальностью.

По словам Barroso; Rubini и Siva (2018, стр.2) “в период с 1970-х по 1990-е годы исследователи в области преподавания физики осознали необходимость понимания того, что студенты принесли в качестве культурного и концептуального багажа, чтобы они могли развивать учебные процессы в физике”. Это движение позволило сделать значительный шаг в развитии научных исследований в области научного образования. Именно в этот период некоторые исследователи берут на себя роль предыдущих знаний или альтернативных концепций студента в изучении новых концепций, причем некоторые предполагают, что они должны быть заменены научными концепциями, а другие защищают их размещение.

Позже, под влиянием Vygotsky , альтернативные концепции сохранили свое значение в обучении. Подход Vygotsky заключается не в замене альтернативных концепций у студентов, а в их учете. До настоящего времени прения были в этой перспективе.

Альтернативные концепции являются первоначальными идеями, представленными студентами и отличающимися от научных знаний.

О происхождении альтернативных концепций, исследователи, такие как Caldeira и Martins (1990); Thomaz et al. (1994); Mutimucuio (1998); Hülsendeger, Costa и Cury (2006); Araújo и Souza (2015); Leão и Kalhil (2015); Krause и Scheid (2018) сходятся в утверждении того, что модели, которые люди используют для объяснения концепций и физических явлений изо дня в день, развиваются с детства, с того момента, как человек вступает в контакт с природой, другие через общую перепись, не будучи возникла исключительно из их школьного обучения.

В настоящее время важность оценки альтернативных концепций в процессе обучения и обучения согласована. Ausubel, в своей работе защищает роль, что знания, которые студент приобретает на протяжении всего своего опыта вмешивается в понимание новых концепций в школьной среде.

Для того, чтобы внести свой вклад в тему преподавания физики, автор приносит сюда исследование, проведенное в мозамбикской школе в подходе к понятиям тепла и температуры в классе с 9-го класса студентов.

По словам Faccin и Garcia (2017, стр.19), “понимание концепций тепла и температуры становится трудным, возможно, потому, что они также используются в повседневной жизни со смыслом, иным, что принято научно”. Обычно кто-то произносит такие слова, как “сегодня жарко”, как если бы тепло измерялось от температуры, но сказать сегодня температура высокая, или “летом очень жарко, а зимой очень холодно”, как будто жара и холод были противоположными терминами, но смысл летом очень высокая и зимой очень низкая.

Из этих понятий, тепла и температуры, автор приводит подход, используя активную методологию, где студент является автором собственных знаний (BACICH и MORAN, 2018).

Активные методологии укрепляют автономию студентов, вместе с ними студенты могут строить и восстанавливать свои знания, а не пассивно получать их от учителя, становясь все более сомневаясь в возможности сознательного вмешательства и преобразования реальности (PUHL, 2017).

Автор надеется, что с помощью этого исследования он внесет свой вклад в подход к занятиям физикой с использованием активных методологий, где студент является автономным и автором строительства научных знаний.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ И ЗНАЧИТЕЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОБУЧЕНИЯ AUSUBEL

David Paul Ausubel был американским психологом, который занимается изучением учебных процессов. Он разработал теорию, которая стала известна как Теория значительного обучения Ausubel.

По словам Ausubel; Novak и Hanesian (1968); Masini (2011) apud Silva (2020, стр.2), “Теория значительного обучения (TAS) описывает, как человек учится, как новые знания включены в его когнитивных структур, на основе соответствующих предыдущих знаний”.

По словам Silva (2020, стр.2), “эта теория возникла из-за неудовлетворенности, с которой столкнулся Ausubel в своем школьном обучении, которая характеризовалась отсутствием условий, которые способствовали его профессиональному развитию и изучению новых знаний другими студентами”.

По словам Морейры (2011), Ausubel определяет значительное обучение с время:

Процесс, с помощью которого новая информация (новые знания) связана не произвольным и существенным (не буквальным) способом с когнитивной структурой учащегося. Именно в ходе значительного обучения логическое значение учебного материала становится психологическим смыслом предмета. (MORREIRA, 2011)

Для Ausubel (1963) Значимое обучение является человеческим механизмом, по преимуществу, чтобы приобрести и хранить огромное количество идей и информации, представленной в любой области знаний.

Ausubel подчеркивает предыдущие знания как основополагающие для значительного обучения. По словам этого психолога, обучение должно быть сосредоточено на том, что ученик уже знает, на своих предыдущих когнитивных структур (субфункции), в противном случае не будет значимого обучения, но механическое обучение.

С точки зрения Ausubel, учитель должен быть обеспокоен, а о зная, каковы предыдущие знания студентов или альтернативные концепции о концепции, которая будет рассмотрена.  Такой подход можно сделать возможным благодаря экспериментальной деятельности, в рамках которой они могут быть решены.

Экспериментальная деятельность представляет собой потенциально значимые материалы. Ausubel ссылается на потенциально важные материалы в качестве еще одного важного элемента для значимого обучения за пределами предыдущих знаний.

Из предлагаемых экспериментальных мероприятий учитель разрабатывает проблемные вопросы, где студент при поиске решений вопросов, заданных учителем, будет иметь возможность разоблачить его альтернативные концепции.

Экспериментальные мероприятия считаются единственными дидактические стратегии, которые способствуют значительному обучению в классе. Исторически сложилось так, что с 1960-х годов несколько попыток улучшить качество преподавания науки были основаны на экспериментальной деятельности (CATELANI и RINALDI, 2018).

Эта стратегия предусматривает изменение пассивного отношения к активным, как для студента, так и для учителя, потому что ученик перестает быть простым наблюдателем занятий и, начинает спорить, думать, действовать, вмешиваться и сомневаться (CATELANI и RINALDI, 2018).

По словам Pereira (2010), использование экспериментальной деятельности в качестве дидактической стратегии преподавания физики должно следовать следующим шагам:

  • Предложение о проблеме;
  • Обзор гипотез;
  • Подготовка плана работы, то есть то, как должен осуществляться опыт;
  • сборка экспериментального механизма и сбора данных;
  • Анализ данных;
  • Выводы.

По мнению того же автора, план работы должен содержать: цели, проблемы, гипотезы и решение проблемы.

3. МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

Вот описание методологического подхода исследования, инструментов сбора данных и методов анализа и интерпретации результатов. Мы работали с двумя классами, один из управления и один экспериментальный, которые были представлены на предварительный тест до вмешательства, а затем после испытания после вмешательства.

С точки зрения решения проблемы, исследование качественное и количественное. По словам Gerhaldt и Silvera (2000, стр.31-41), “как количественные, так и качественные исследования представляют различия с сильными элементами одного в дополнение к слабостям другого и наоборот”.

Количественный подход, с точки зрения Silva и Menezes (2001 год, стр.20), “означает перевод в числа мнений и информации для их классификации и анализа”. В этом случае альтернативные концепции студентов будут сгруппированы в таблицы процентной частоты для их анализа.

Это также качественно, поскольку объяснение и толкование понятий потребует не статистических методов, а естественной среды, где прямым источником сбора данных является исследователь и ключевой инструмент (SILVA and MENEZES, 2001).

Что касается целей, то они разведочные, потому что, как поясняет Severino (2017, стр.91), «он стремится только к сбору информации о конкретном объекте, тем самым делимитации поля работы, картированию условий проявления этого объекта».

Исследование проводилось с помощью вопросника (до теста и после теста), применяемого к учащимся в разное время. Цель состояла в том, чтобы определить альтернативные представления студентов о понятиях тепла, температуры, направления спонтанной передачи тепла и теплового баланса и, из него, определить контроль и экспериментальный класс.

Документ до подачи заявки был одобрен двумя преподавателями, специализирующимися на предмете, кстати, руководителем и со-руководителем и, прочитан перед заявкой двумя учителями физики школы, где были разработаны исследования.

Выборка состояла из 101 студента из 9-го класса, так как эти понятия официально подходили в первый раз в этом классе. Этот образец происходит от 2 случайно выбранных классов во вселенной из 9 классов дневного периода.

Возраст группы выборки составляет от 13 до 17 лет. Перед тем, как их представили, родителям и/или опекунам разрешалось быть допущены на собрание под руководством директоров классов. Ранее исследователь запросил разрешение у школьного совета через официальное письмо.

Для анализа качественных данных было принято решение создать иерархические категории в соответствии с уровнем проработки ответа каждого студента, за исключением вопросов 1 и 5, которые просили значения тепла и температуры соответственно на хоманых языках студентов, которые были проанализированы в соответствии с моделью таблицы 1, разработанным автором.

Категоризация была вдохновлена моделями, используемыми другими исследователями в области научных исследований (NEVES; CHARRET и CARVALHO, 2017; COVOLAN и SILVA, 2005; MOÇO и СЕРРАНО, 2002 год). Таким образом, были созданы три категории (A, B и C), где категория “А” представляет собой наивысший уровень подготовки ответов, а категория “С” – самый низкий уровень разработки.

Для количественных данных использовались диаграммы баров.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

4.1 ДОКЛАД О ДИДАКТИЧЕСКОЙ ИНТЕРВЕНЦИИ

В этом разделе описывается среда, в которой классы были разработаны в экспериментальном классе, где мы стремились разработать активную методологию преподавания и обучения, основанную на экспериментальной деятельности. Структура экспериментального руководства последовала предложению Pereira (2010).

Это предложение вписывается в теорию значительного обучения Аусубеля, которая защищает валерантизацию первоначальных знаний студента, в этой перспективе все мероприятия начинаются с проблемизации, где студента просят сформулировать гипотезы через его предыдущие знания, которые в этом исследовании называются альтернативными концепциями.

Деятельность 1: Измерение температуры воды в трех различных бассейнах

Цель: Проверить, что это не является надежным для измерения температуры с помощью сенсорного.

Проблема: Как узнать, горячая или холодная вода?

Формулировка гипотез студентов: Учитель попросил студентов поставить возможные ответы на поставленный вопрос. Гипотезы студентов были следующими:

  • Нащупывать чаши снаружи.
  • Окуная руки в каждую из чаш.
  • Используя термометр.

Шаги для решения проблемы: В этой деятельности двух студентов попросили окунуть руки в миску с горячей водой, а другой в холодной воде, см. Рисунок 1. Через 30 секунд они сняли руки и погрузились в теплую воду, см. Рисунок 2. Вы задавались вопросом, сколько у вас есть. Ответы были, что для руки, которая пришла из горячей воды, у них было чувство холода, а с другой стороны, что пришли из горячей воды у них было чувство тепла.

Рисунок 1: Три миски с горячей, теплой и холодной водой


Источник: Автор

Рисунок 2: В тот момент, когда один из студентов окунул обе руки в миски с горячей и холодной водой, а затем два в теплой воде.

Источник: Автор

С помощью этих экспериментальных мероприятий, студенты пришли к выводу, что чувство осязания может дать нам неправильные ощущения температуры, и, следовательно, не рекомендуется для измерения температуры.

Активность 2: Измерьте температуру тела.

Цель: Определить термометр как инструмент для измерения температуры.

Проблема: У нас есть две почти равные ложки, одна из металла и одна из дерева. Как оценить температуру двух ложек? Сравните две температуры.

Формулировка гипотез студентами: Студентам было предложено поставить некоторые гипотезы после обсуждения в группах по два-два, в результате чего следующее:

  • Нащупывание объекта ладонью руки.
  • Ввод объекта в контакт со лбом.
  • Измерение температуры с помощью термометра.
  • Металлическая ложка имеет более низкую температуру по сравнению с деревянной ложкой.

Шаги по решению проблемы:

Студентов попросили пальпировать две ложки, одну металлическую и одну деревянную, а затем спросили, какая из них имеет самую низкую температуру. Большинство из них ответили, что металлическая ложка была при низкой температуре, потому что было холоднее.

После обсуждения студенты измерили температуру двух ложек с помощью термометра (рисунок 3) и пришли к выводу, что температура одинаковая.

Рисунок 3: Время измерения температуры металлических и деревянных ложек.

Источник: Автор

Вывод: был сделан вывод, что третья гипотеза верна, то есть для измерения температуры тела необходимо использовать прибор под названием термометр.

Деятельность 3: Формирование концепции температуры.

Цель: Установите температуру.

Проблема: Что такое температура? Какова взаимосвязь между температурой и степенью возбуждения частиц?

Формулировка гипотез студентов: По вопросу температуры концепции, студенты ответили на следующее:

  • Температура – это количество тепла.
  • Температура – это внутренняя энергия.
  • Температура – это степень возбуждения частиц.
  • Температура – это состояние отопления.

Что касается взаимосвязи между температурой и степенью возбуждения частиц, ни один студент не ответил.

Шаги по решению проблемы:

Учитель выставил три стакана, один с естественной водой, другой со смесью воды и кубиков льда и, наконец, третий с кубиками льда. Она попросила студентов описать степень агитации частиц с более высокими, умеренными и более низкими категориями и, используя те же категории, сравнить температуру в трех чашках.

Студенты смогли ответить, что в стекле с естественной водой, есть большее волнение частиц по сравнению с другими стаканами и, в свою очередь, в стакане, содержащем воду и кубики льда, волнение больше по сравнению со стеклом с кубиками льда.

Что касается температуры, некоторые студенты ответили, что стакан естественной воды имеет более высокую температуру, после смешивания стакан кубиков льда и воды и, наконец, с более низкой температурой, стакан с кубиками льда. Тем не менее, есть небольшое количество студентов, которые были нерешенными на температуру чашки 2 и 3, соответственно, из смеси кубиков льда и воды и кубиков льда.

Чтобы развеять сомнения, учитель попросил двух учеников измерить температуру трех чашек и заполнить стол, см. таблицу 1:

Рисунок 4: Три момента измерения температуры в трех стаканах с естественной водой, водой и кубиками льда и кубиками льда

Источник: Автор

Таблица 1: Экспериментальные данные в формулировке концепции температуры.

Чашки 1 2 3
Степень возбуждения частиц Меньше Умеренной Больше
Значение температуры 4º C 10º C 25º C

Источник: Автор

С помощью этой экспериментальной деятельности студенты смогли сформулировать, что температура повышает степень возбуждения частиц.

Из результатов измерений можно было сделать следующий вывод: чем выше температура, тем выше степень возбуждения.

Второй класс по концепции тепла, имел следующую последовательность деятельности:

Деятельность 4: Формирование концепции тепла

Цель: Определите понятие тепла.

Проблема: Что такое тепло? В чем смысл тепла на вашем родном языке?

Формулировка гипотез студентов: В группе из двух на два, студентам было поручено обсудить концепцию на португальском, а затем на их родном языке. Ответы студентов следующие:

  • Тепло – это изменение температуры.
  • Тепло означает высокую температуру.
  • Тепло означает энергию.
  • В языке tsuá тепло означает высокую температуру.
  • В языке guitonga тепло означает высокую температуру.
  • В языке chichope тепла означает высокую температуру.

Об этой деятельности, в соответствии с Ausubel (2003), человек представляет тенденцию, чтобы узнать более легко набор знаний, когда он представлен из его самых общих и инклюзивных идей и разворачивается в самых конкретных и менее инклюзивных идей, то есть, с его родного языка он может представить общие идеи и, в португальском, конкретные идеи.

Шаги по решению проблемы:

Двум студентам было предложено провести экспериментальную деятельность из следующих материалов: 4 стакана, холодная вода и вода при комнатной температуре, и термометр. Остальные в группах по два студента наблюдали и обсуждали свои наблюдения.

Такое же количество воды было помещено при комнатной температуре в два стакана (Кубок 1 и Кубок 2); начальная температура воды измерялась в двух стаканах; 1 чашка и чашка 2 воды были смешаны и окончательная температура была измерена.

Рисунок 5: Момент экспериментальной деятельности по разработке концепции тепла

Источник: Автор

Затем такоеже количество холодной воды было помещено в стакан и в другую горячую воду; (Кубок 3 и Кубок 4); начальная температура была измерена в двух стаканах; вода из чашек 3 и 4 была смешана и температура смеси была измерена.

Результаты были завершены в таблице ниже.

Таблица 2: Экспериментальные данные для разработки концепции тепла

Контейнеры T1 T2 T3
Кубок 1 27º C 55º C 47º C
Кубок 2 66º C
Кубок 3 27º C 27º C 27º C
Кубок 3 27º C

Источник: Автор

Студентам было предложено объяснить наблюдаемое явление, ответив группами по 2 студента на следующие вопросы: Почему в первой смеси (чашка 1 и чашка 2) температура менялась? Потому что во второй смеси (чашка 3 и чашка 4) не было изменения температуры от T1 до T2? и от T2 до T3?

На смеси чашек 3 и 4, почти все студенты имели такое же мнение, что не было никаких изменений температуры, потому что два количества одной и той же температуры.

В случае чашек 1 и 2, хотя студенты отметили, что существует разница в температуре от T1 до T2, потому что два количества были при разных температурах, они отличаются в отношении аргументов изменения температуры, как мы увидим ниже некоторых мероприятий студентов:

Студент 1: Существовал колебания температуры, потому что горячая вода передается температура холодной воды.

Студент 2: Существовал колебания температуры из-за передачи холодной температуры в горячую воду, следовательно, опуститься до 55oC.

Студент 3: Перенесено тепло в холодную воду.

Студент 4: Был переход тепла из холодной воды в горячую воду.

Студентов спросили, что вызвало повышение температуры. Исследователь объяснил студентам, что сущность, которая вызвала изменение температуры была энергия (в пути) в виде тепла из-за разницы температур. Было вновь продумано, что эта передача происходит только тогда, когда два тела или вещества с разной температурой введены в контакт.

Студентов спросили еще раз, в конце концов, что такое тепло? После нескольких определений, студенты пришли к выводу, что тепло количество энергии в пути из-за разницы температур.

Студентам было предложено изучить, переводит ли понятие тепла на родном языке научную концепцию или нет, и пришли к выводу, что на родном языке понятие тепла означает высокую температуру, что контрастирует с научной концепцией тепла.

В качестве одной из форм консолидации были заданы следующие вопросы для группового разрешения: в нем рассматриваются два кубика льда, которые первоначально встречаются при различных температурах, как показано ниже. Они связаются.

Будет ли передача чего-то между двумя блоками? Если да, то что передается между двумя глыбы льда? Оправдать.

Учитель объяснил студентам, что в этом случае происходит также передача тепла, потому что мы ввяжемся с двумя телами с разной температурой, то есть передача тепла происходит не только для отапливаемых тел, но и для холодных тел, пока они находятся при разных температурах.

3-й класс по тепловому балансу и спонтанному направлению передачи тепла был разработан со следующими видами деятельности:

Деятельность 5: Тепловой баланс и спонтанное направление передачи тепла

Цели: Определить тепловой баланс и определить направление спонтанной передачи тепла.

Проблема: Рассмотрим блок (орех автомобиля) с подогревом до 106 oC, который вставляется в стакан с водой при начальной температуре 20 oC. Каким будет направление передачи тепла? Когда останавливается передача тепла? Окончательная температура системы будет: a. Больше 106 oC; B. 106 ºC; c. 20 ºC; d. Больше 20 ºC и менее 106 ºC.

Формулировка гипотез студентами:

Ответы студентов были следующими:

  • Направлением передачи тепла будет вода в блок.
  • Направление передачи тепла будет от блока к воде.
  • Передача тепла, когда система находится при той же температуре.
  • Окончательная температура в системе составит 20oC.
  • Окончательная температура в системе будет больше 106oC.
  • Окончательная температура системы будет больше, чем 20oC и менее 106oC.

Шаги по решению проблемы:

Используя обогреватель, блок (орех автомобиля) нагревался в течение 5 минут, когда студенты отвечали на вопросы о проблеме. Двух студентов попросили измерить начальную температуру нагретого блока, начальную температуру воды в стакане, а затем вставить нагретый блок в стакан с водой, см. Рисунок 6. Наблюдайте значения, считые термометром, пока температура не перестанет меняться.

Рисунок 6: Экспериментальное устройство для разработки концепции теплового равновесия.

Источник:Автор

Вывод: Активность позволила студентам сделать вывод, что направление спонтанной передачи тепла от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой, это передача, когда два тела достигают той же температуры, то есть тепловой баланс.

4.2 РЕЗУЛЬТАТЫ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ КОНЦЕПЦИЙ В ПРЕДПРОДАХ И ПОСЛЕ ТЕСТИРОВАНИЯ

Категоризация результатов после тестирования представлена в следующих таблицах:

Таблица 3: Результаты анализа ответов студентов на концепцию тепла, вопрос No 2 (в предварительном тесте) и вопрос No 1 (в пост-тесте).

 Тип Процент студентов (%)  Определены альтернативные концепции
Предварительный тест Тест
A 21 72 Тепло означает высокую температуру.

Тепло – это вещество, жидкость.

Тепло противоречит холоду.

B 14 15
C 65 13

Источник: Автор

Таблица 4: Анализ ответов студентов на концепцию TC (Класс управления-Turma do controlo) тепла

Тип  Процент студентов (%) Определены альтернативные концепции
Предварительный тест Тест
A 20 22 Тепло означает высокую температуру.

Тепло прямо пропорционально температуре.

Тепло ассоциируется только с нагретыми телами.

Тепло – это вещество, жидкость.

Тепло противоречит холоду.

B 15 7
C 75 71

Источник: Автор

Сравнивая две таблицы в пост-тесте, отмечается, что в экспериментальном классе студенты лучше проработки тепловой концепции, получив 72% в категории А против 22% от контрольного класса. Хотя альтернативные концепции сохраняются, экспериментальный класс имел более низкий процент (13%) по сравнению с контрольный класс (71%). Что касается анализа до и после дидактической интервенции, то ни один из двух классов не заметил существенного улучшения в разработке научных концепций в экспериментальном классе.

Ниже приводится результат анализа вопроса No 2 через таблицы 5 и 6, высказывание которых заключается в следующем: “Мы связываем существование тепла в следующих ситуациях: I-A любое тело в движении, потому что все тело в движении имеет тепло; II-Только для горячих тел; III- Ситуации, в которых два тела вступают в контакт, с разной температурой “. Этот вопрос был оценен только в пост-тесте.

Таблица 5: Анализ ответов студентов на вопрос No 3 TE (Экспериментальный класс-Turma experimental)

Тип Процент студентов (%) Определены альтернативные концепции
Перед После
A 92 Тепло означает высокую температуру.

Движущиеся тела имеют тепло.

B 3
C 5

Источник: Автор

Таблица 6: Анализ ответов студентов на вопрос TC No 3

Тип Процент студентов (%) Определены альтернативные концепции
Перед После
A 68 Тепло означает высокую температуру.

Движущиеся тела имеют тепло.

B 12
C 30

Источник: Автор

В этом вопросе, разница между двумя классами очевидна, с экспериментальным классом достижения 92% концепций с уровнем научной разработки против 68% контрольного класса. Уровень трудностей или альтернативных концепций составляет 13% в экспериментальном классе против 30% в контрольном классе.

Таблицы 7 и 8 показывают анализ концепции температуры, вопрос No 4 (в предварительном тесте) и вопрос No 3 (в пост-тесте).

Таблица 7: Анализ ответов студентов о концепции температуры в TE

Тип Процент студентов (%) Определены альтернативные концепции
Перед После
A 12 89 Температура как мера тепла.

Температура как нечто, что передается из одного тела в другое.

B 10 6
C 78 5

Источник: Автор

Таблица 8: Анализ ответов студентов о концепции температуры в TC

Тип Процент студентов (%) Определены альтернативные концепции
Перед После
A 15 82 Температура как мера тепла.

Температура как нечто, что передается из одного тела в другое.

B 27 15
C 58 3

Источник: Автор

Что касается концепции температуры, то исследование показывает, что в обоих классах произошло значительное улучшение в разработке концепции. Разница в процентах меньше: 89% в экспериментальном классе и 82% в контрольном классе. Что касается альтернативных концепций отображается, два класса имеют более низкий процент, однако контрольный класс имеет более низкий процент (2%) по отношению к экспериментальному классу (2%). Тем не менее, эта разница не является значительным в оголении метод, используемый.

Результаты анализа вопроса 4.1 (после теста) и 7.1 (в предварительном тесте) показаны в таблицах 9 и 10 ниже. Вопрос, заданный студентам: “У вас есть металлический блок первоначально при 75 oC и калорий, содержащий воду при 20 oC. Затем металлический блок А вставляется в калориметр, согласно следующей цифре:

Что передается между металлическим блоком А и водой в калорийе?»

Таблица 9: Анализ ответов студентов в TE

Тип Процент студентов (%) Определены альтернативные концепции
Перед После
A 31 95 Temperatura como algo que se transfere de um corpo para o outro.
B 24 0
C 45 5

Источник: Автор

Таблица 10: Анализ ответов студентов в TC

Тип Процент студентов (%) Определены альтернативные концепции
Перед После
A 52 80 Температура как нечто, что передается из одного тела в другое.
B 35 12
C 13 8

Источник: Автор

Две таблицы показывают, что 95% и 80% студентов, соответственно, в экспериментальных и контрольных классов определить концепцию температуры. Что касается альтернативных концепций, то только 5% учащихся экспериментального класса и 8% контрольного класса также путают температуру как нечто, что переходит из одного тела в другое, то есть они путают температуру с теплом. В обоих классах произошли улучшения в разработке понятий, что уменьшило частоту альтернативных концепций, с более высокой частотой в экспериментальном классе.

4.3 РЕЗУЛЬТАТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ НА КЛАСС, ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ТЕСТ И ПОСТ-ТЕСТ

Графики на рисунке 1 показывают начальное положение студентов перед тем, как быть представленными на дидактические вмешательства в классах 10 (контрольный класс) и 11 (экспериментальный класс).

Рисунок 7: Сравнительный график предварительных испытаний экспериментального и контрольного класса

Источник: Автор

Глядя на данные диаграммы, хотя класс управления имеет несколько более высокий процент положительных и отрицательных данных, чем экспериментальный класс, эта разница не является значительной, как будет продемонстрировано позже. То есть эти два класса были на одном уровне по отношению к оцениваемому содержанию.

После применения предварительного теста, два класса были представлены на дидактическое вмешательство, используя различные стратегии обучения, будучи представлены на пост-тест. Результат показан на графике 2 ниже:

Рисунок 8: Сравнительный график после испытаний экспериментального и контрольного класса

Источник: Автор

Сравнивая два графика, разница между процентом срабатываний в пост-тесте в экспериментальном классе замечательна. Хотя в контрольном классе также произошло увеличение доли положительных результатов, это увеличение не является существенным. Из этих данных можно предположить, что используемая стратегия в значительной степени способствовала повышению доли положительных результатов.

5. ОБЩИЕ СООБРАЖЕНИЯ

Человек, при рождении вступает в контакт с окружающей средой вокруг него. Этот контакт делает там целое между человеком и природой. Именно через все это, что человек интерпретирует явления природы до официального контакта со школой, следовательно, студент по прибытии в класс он уже имеет некоторые предыдущие знания.

При внедрении новых концепций в классе, учитель должен иметь представление о существовании альтернативных концепций у студентов и создавать ситуации для их изучения в классе, так что студенты имеют возможность дифференцировать научные и ненауные знания.

Когда альтернативные концепции игнорируются, не будет значимого изучения концепций.

Исследование показывает, что значимое обучение происходит, когда есть понимание альтернативных концепций студентов, таким образом, проверка предпосылки Ausubel, когда он говорит, что “наиболее важным фактором для учащегося ассимилировать новые знания килограмм, который он знает”.

Альтернативные концепции существуют во многих концепциях физики, и термодинамика является областью, где студенты имели много альтернативных концепций. Что касается концепций тепла и температуры, наиболее распространенными концепциями студентов являются:

  • Тепло означает высокую температуру.
  • Тепло прямо пропорционально температуре.
  • Тепло ассоциируется только с нагретыми телами.
  • Тепло – это вещество, жидкость.
  • Тепло противоречит холоду.
  • Температура является синонимом тепла.
  • Температура как мера тепла.
  • Температура может быть перенесена,
  • Температура как нечто, что передается из одного тела в другое.
  • Холодные тела не содержат тепла.
  • Температура зависит от характера материала.
  • Направление спонтанной передачи тепла происходит от тела с массой к телу меньшей массы.
  • В охлажденных телах (ниже нуля градусов нет передачи тепла
  • Температура тронута чувством осязания.
  • Когда два тела при разных температурах вступают в контакт, конечной температурой всегда будет арифметическая средняя температура двух тел.
  • Окончательная температура двух тел при контакте с различными стартовыми температурами будет дана по сумме двух температур.

Делается вывод, что на родном языке студентов-индеарных студентов (xitswua, gitonga и cicopi), нет никакой разницы в терминах для обозначения тепла и температуры, наиболее распространенные альтернативные концепции студентов имеют в качестве причин настойчивости даже после формального обучения следующее: язык, где понятия объясняются с использованием здравого смысла, чтобы упростить их понимание, культуры, где модели, которые человек использует, чтобы объяснить концепции развиваются с детства , не происходящих из их школьного обучения.

Ссылки

ARAÚJO, M. De,; SOUZA, P. H. De. Conceitos, Concepções Alternativas E Ensino De Ciência : Uma Investigação Baseada Em Estudos Terminológicos. X Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências, v.1, n.8,  2015.

AUSUBEL, D. P.; NOVAK, J. D.; HANESIAN, H. Educational psychology: a cognitive view. Second Edition. New York. USA: Ed. Holt, Rinehart and Winston, 1978.

AUSUBEL, D.P. Aquisição e retenção de conhecimentos. Lisboa: Plátano Edições Técnicas, 2003.

AUSUBEL, D.P. The psychology of meaningful verbal learning. New York, Grune and Stratton, 1963.

BACICH, L.; MORAN, J. Metodologias ativas para uma educacao inovadora: uma abordagem teorico-prática. São Pailo: Penso, 2018.

CALDEIRA, M. H.; MARTINS, D. R. Calor e Temperatura: Que nocao tem os alunos universitarios destes conceitos? Gazeta Fisica, v.13, n.2, p.85–94, 1990.

CATELAN, S. S., & RINALDI, C. A. Atividade experimental no ensino de ciências naturais: Contribuições e Contrapontos. Revista experiencias em Ensino de Física, v.13, n.1, 2018.

COVOLAN, D. da. & SILVA, S. C. T. A entropia no Ensino Médio: utilizando concepções prévias dos estudantes e aspectos da evolução do conceito. Ciência & Educação (Bauru), v.11, n.1, p.97–117, 2005.

FACCIN, F.; GARCIA, I. K. Proposta de uma unidade de ensino potencialmente significativa sobre temperatura. Aprendizagem Significa em Revista, v.5, n.2, p.18-28, 2017.

GERHALDT, T. E.; SILVEIRA, D. T. Metodos de Pesquisa .Editora, Universidade Federel do Grande Rio Sul, Brasil, 2009.

HULSENDEGER, M. J. V. C.; COSTA, D. K.; CURY, H. N. Identificação de concepções de alunos de ensino médio sobre calor e temperatura. Actas Cientiae, v.8, n.1,  p.35–46, 2006.

KRAUSE, J. C.; Scheid, N. M. Concepções alternativas sobre conceitos básicos de física de estudantes ingressantes em curso superior da área tecnológica: um estudo comparativo. Revista Espaço Pedagógico, v.25, n.2, p.227–240, 2018.

LEÃO, N. M. de M.; KALHIL, J. B. Concepções alternativas e os conceitos científicos : uma contribuição para o ensino de ciências. Latin-American Journal of Physics Education, v.9, n.4, p.2–4, 2015.

MOÇO, M. C. C.; SERRRANO, A. S. Analise das Concepcoes alternbativas de estudadntes universitarios de licenciatura em biologia apos uso da internet. IV Encontro Nacional de Pesquisa em Educacao em ciencias, Bauro, 2002.

MOREIRA, M.A. Física de Partículas: uma abordagem conceitual e epistemológica. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2011.

MUTIMUCUIO, I. V. Improving Student’s Understanding of Energy: A Study of the Conceptual Development of Mozambican First-Year University Students. Gaza, Moçambique, 1998.

NEVES, J., CHARRET, I.; CARVALHO, S. Estudando a física do efeito estufa no 9o ano: uma abordagem visando a aprendizagem significativa. Experiências Em Ensino de Ciências, n.9, 2017.

PEREIRA, M. M. Uma proposta para o ensino de calor e temperatura no ensino médio. Dissertação (Mestrado em Ensino de Física). Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2010.

PUHL, N. M. Atividades Investigativas No Estudo da Termodinâmica: Incentivando a Autonomia do Estudante. Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciências Exatas. Universidade do Vale do Taquari, Lajeado, 2017.

SEVERINO, A. J. Metodologia do trabalho científico. 23.ed. São Paulo: Cortez, 2007.

SILVA, E. L. & MENEZES, E. M. Metodologia da pesquisa e elaboração de dissertação. 4ª  ed. Florianópolis, 2001.

SILVA da, J. B. A teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel: uma análise das condições necessárias. Research, Society and Development, v.9, n.4, mar., 2020.

THOMAZ, M. F., MALAQUIAS, I. M., VALENTE, M. O.; ANTUNES, M. J. Uma alternativa para ultrapassar concepções alternativas sobre calor e temperatura. Gazeta de Física, v.17, 1994.

[1] Степень магистра в области образования / преподавания физики. Окончил факультет математики и физики.

[2] Советник. Профессор Доктор.

[3] Со-советник. Профессор Доктор.

Отправлено: июль 2020 года.

Утверждено: Сентябрь 2020.

DEIXE UMA RESPOSTA

Please enter your comment!
Please enter your name here