REVISÃO DE LITERATURA

USO DE SOFTWARES DE MODELAGEM MOLECULAR NO ENSINO DE QUÍMICA

VIII ENCONTRO NACIONAL DE PESQUISA EM EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS – VIII ENPEC

I CONGRESO IBEROAMERICANO DE INVESTIGACIÓN EN ENSEÑANZA DE LAS CIÉNCIAS – I CIEC

Doutoranda: Adriana de Farias Ramos – IFRSOrientador: Agostinho Serrano – ULBRA/RS

Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e MatemáticaUniversidade Luterana do Brasil – ULBRA/RS

Modelagem molecular: do que falamos?

• A aplicação de modelos teóricos para representar e manipular a estrutura de moléculas, estudar reações químicas e estabelecer relações entre a estrutura e propriedades da matéria (SANTOS, 2001);

INTRODUÇÃO

• A parte da química que trata da investigação de estruturas moleculares e propriedades usando a química computacional e técnicas de visualização gráfica, a fim de fornecer uma representação plausível tridimensional sob um determinado conjunto de circunstâncias. (IUPAC, 1997).

IUPAC. Glossary of Terms Used in Computational Drug Design. Pure Appl. Chem., Vol. 69, no. 5, pp. 1137-1152, 1997.SANTOS, Hélio F. O Conceito da Modelagem Molecular. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola, no 4, maio, 2001.

Objetivos e Aplicações da Modelagem• Principal Objetivo: prever o comportamento de sistemas reais.

(LENZI, 2004)

LENZI, Marcelo K.; LIMA, Enrique L.; PINTO, José C. Modelagem da polimerização simultânea de estireno em suspensão e emulsão. Polímeros, São Carlos, v. 14, n. 2, 2004.

(PEÇANHA, 2002)

PEÇANHA, Emerson P.; ANTUNES, Octavio A.C.; TANURI, Amilcar. Estratégias farmacológicas para a terapia anti-AIDS. Quím. Nova, São Paulo, v. 25, n. 6b, 2002.

(SCOTTI et. al., 2007)

SCOTTI, Luciana; SCOTTI, Marcus Tullius; CARDOSO, Carmem, et. al. Modelagem Molecular Aplicada ao Desenvolvimento de Moléculas com Atividade Anti-oxidante Visando ao Uso Cosmético. Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas, vol. 43, n. 2, abr./jun., 2007.

(BARREIRO, 2002)

BARREIRO, Eliezer J. et al. A química medicinal de N-acilidrazonas: novos compostos-protótipos de fármacos analgésicos, antiinflamatórios e anti-trombóticos. Quím. Nova, São Paulo, v. 25, n. 1, 2002.

INTRODUÇÃO

Modelagem Molecular: o que pretendemos?

Oferecer uma aplicabilidade pouco usada no Brasil e América Latina

Produção de pesquisa em modelagem aplicada ao ensino de química

Perspectiva de Integração da modelagem molecular aos currículos

INTRODUÇÃO

A Revisão da Literatura• Buscamos os principais periódicos especializados em

ensino de química e de ciências:

Chemistry Education: Research and Practice Contributions from Science Education Research Enseñanza de las Ciencias International Journal of Science Education International Journal of Science and Mathematics Education Journal of American Chemical Society* Journal of Chemical Education Journal of Computers in Mathematics and Science Teaching Journal of Research in Science Teaching.

METODOLOGIA

A Revisão da Literatura• Buscamos os principais periódicos especializados em

ensino de química e de ciências:

Journal of Science Education and Technology Journal of Science Teacher Education Journal of the Brazilian Chemical Society* Química Nova Química Nova na Escola Research in Science & Technological Education Research in Science Education Revista Electronica de Investigacion en Educacion en Ciencias Science & Education Studies in Science Education.

METODOLOGIA

A Revisão da Literatura• Buscamos algumas bases de pesquisas:

ERIC EBSCO – Academic Search Premier Google Scholar Springerlink (Metapress)• Formas de busca

A pesquisa foi realizada nas páginas dos periódicos na internet, com a ferramenta “search”, buscando as entradas no título e no resumo dos termos: Molecular Modelling "quantum chemistry" and (education or learning or teaching

or instruction) O período da busca: os últimos 10 anos

METODOLOGIA

Categorização dos ArtigosEm função da natureza dos artigos encontrados, dividimos os trabalhos em três

categorias distintas (BODGAN; BIKLEN, 1994):

BODGAN, Robert; BIKLEN, Sari K. Investigação qualitativa em educação. Porto, Portugal: Ed. do Porto, 1994.)

CategoriasDe

Análise

EXPERIMENTO: Trabalhos produzidos a partir de estudos teóricos desenvolvidos em laboratório cujos resultados foram relatados em artigo;APLICAÇÃO DIDÁTICA:

Relatos de trabalhos ou projetos desenvolvidos com alunos de graduação em sala de aula ou em laboratório;

PESQUISA EM EDUCAÇÃO: Trabalhos teóricos ou aplicados de pesquisa na área de educação.

METODOLOGIA

Não foram encontrados trabalhos nos seguintes periódicos: Contributions from Science Education Research Enseñanza de las Ciencias Journal of Computers in Mathematics and Science Teaching Journal of Science Teacher Education Journal of Science Education and Technology Química Nova na Escola Research in Science & Technological Education Revista Electronica de Investigacion em Educacion em Ciencias Science & Education Studies in Science Education.

APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

Ao todo, foram encontrados 141 artigos que abordam diretamente a modelagem molecular:

38%

55%

8%

Distribuição de Artigos por Categorias

ExperimentoAplicação DidáticaPesquisa em Educação

Em números absolutos, foram 77 trabalhos na categoria aplicação didática, 53 em experimentos e 11 em pesquisa em educação.

APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

JBCS JCE CE:RP QN0

10

20

30

40

50

60

70

80

14

24

0

7

0

74

1 10

52 1

Distribuição das publicações dentro de cada categoria analisada, por periódico

ExperimentoAplicação DidáticaPesquisa em Ensino

Periódico

Número de Artigos

APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

Detalhamento de Barnea & Dori (2000)

• CE-RP: percepção de “modelo” de professores em serviço, em comparação com estudantes e grupo controle;

• Utiliza referenciais epistemológicos (Toulmin) para debater a importância da utilização de modelos na ciência;

• O foco principal é a utilização de “modelos”.

BARNEA, Nitza; DORI Yehudit J. Conputerized Molecular Modeling - The New Technology for Enhancing Model Perception Among Chemistry Educators and Learners. Chemistry Education: Research and Practice in Europe, 2000, Vol. 1, No. 1, pp. 109-120 .

APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

Detalhamento de Sanger & Badger II (2001)

• JCE: estudo sobre a inserção de software de modelagem com estudantes universitários – polaridade e miscibilidade;

• Estudo quantitativo: controle e experimental;

• Os instrumentos de coleta de dados permitem categorizar o nível de concepção do conceito desde completa até nenhuma.

SANGER, Michael J.; BADGER II, Steven M. Using Computer-Based Visualization Strategies to Improve Students’ Understanding of Molecular Polarity and Miscibility. Journal of chemical Education, Vol. 78, No. 10, 2001.

APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

Detalhamento de Jones, Jordan e Stillings (2005)

• CE-RP: investiga o papel da visualização molecular no aprendizado de conceitos químicos;

• Vários projetos foram criados e financiados pela National Science Fundation.

JONES, Loretta L.; JORDAN, Kenneth D.; STILLINGS, Neil A. Molecular visualization in chemistry education: the role of multidisciplinary collaboration. Chemistry Education: Research and Practice in Europe, 2005, Vol. 6, No. 3, pp. 136-149 .

APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

Detalhamento de Kaberman e Dori (2007)

• IJSME: discute a reforma do ensino em Israel, que incluiu a incorporação de ambientes informatizados em sala de aula e laboratório;

• Unidade de estudo em química: modelagem molecular e simulação em laboratório;

• O foco: desenvolvimento de habilidades de pensamento de alta ordem (Taxonomia de Bloom). Amostra experimental e controle.

KABERMAN, Zvia; DORI, Yehudit Judy. Question Posing, Inquiry, and Modeling Skills of Chemistry Students in the Case-Based Computerized Laboratory Environment. International journal of Science and Mathematics Education (2009) 7:597-625.

APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

Detalhamento de Aksela e Lundell (2008)

• CE-RP: percepção de professores finlandeses sobre o uso da modelagem na sua prática;

• Questionários com perguntas abertas e fechadas;

• Apontam prós e contras, sob o olhar docente;

• O estudo apontou as ferramentas mais utilizadas.

AKSELA, Maija; LUNDELL, Jan. Computer-based molecular modelling: Finnish school teachers’ experiences and views. Chemistry Education: Research and Practice in Europe, 2008, Vol. 9, pp. 301-308.

APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

Detalhamento de Clauss e Nelsen (2009)

• JCE: discute uma unidade didática que integra o uso da modelagem no laboratório de orgânica;

• Foca no feedback dos estudantes e nas suas dificuldades no uso da ferramenta;

• Indica que foco do ensino seja a TOM como facilitador da utilização da modelagem.

CLAUSS, Allen D.; NELSEN, Stephen F. Integrating Computational Molecular Modeling into the Undergraduate Organic Chemistry Curriculum. Journal of chemical Education, Vol. 86 No. 8, 2009.

APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

O Estado da Arte da Produção Científica de Modelagem Molecular

EUA = 81; Brasil = 24; Canadá = 8; Reino Unido = 8;

APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Muitos conceitos fundamentais da química existem no nível molecular: campo de estudo representacional e simbólico deve ser trabalhado;

Fica evidente a contribuição que a modelagem molecular pode oferecer ao ensino de química e não encontramos publicações que indiquem que esta é uma tendência no Brasil ou mesmo na América Latina;

A utilização das ferramentas de modelagem molecular nas atividades de sala de aula pode auxiliar o desenvolvimento das habilidades visuoespaciais, contribuindo para o aprendizado de diversos conceitos químicos de difícil compreensão no ensino médio.

A integração de ferramenta de modelagem molecular às atividades de Laboratório pode contribuir para que estas deixem de ser uma receita de bolo e passem a incentivar os processos de pensamento mais crítico e lógico.

Referências• AKSELA, Maija; LUNDELL, Jan. Computer-based molecular modelling: Finnish school teachers’

experiences and views. Chemistry Education: Research and Practice in Europe, 2008, Vol. 9, pp. 301-308.

• BARNEA, Nitza; DORI Yehudit J. Conputerized Molecular Modeling - The New Technology for Enhancing Model Perception Among Chemistry Educators and Learners. Chemistry Education: Research and Practice in Europe, 2000, Vol. 1, No. 1, pp. 109-120.

• CLAUSS, Allen D.; NELSEN, Stephen F. Integrating Computational Molecular Modeling into the Undergraduate Organic Chemistry Curriculum. Journal of chemical Education, Vol. 86 No. 8, 2009.IUPAC. Glossary of Terms Used in Computational Drug Design. Pure Appl. Chem., Vol. 69, no. 5, pp. 1137-1152, 1997.

• JONES, Loretta L.; JORDAN, Kenneth D.; STILLINGS, Neil A. Molecular visualization in chemistry education: the role of multidisciplinary collaboration. Chemistry Education: Research and Practice in Europe, 2005, Vol. 6, No. 3, pp. 136-149.

• KABERMAN, Zvia; DORI, Yehudit Judy. Question Posing, Inquiry, and Modeling Skills of Chemistry Students in the Case-Based Computerized Laboratory Environment. International journal of Science and Mathematics Education (2009) 7:597-625.

• SANGER, Michael J.; BADGER II, Steven M. Using Computer-Based Visualization Strategies to Improve Students’ Understanding of Molecular Polarity and Miscibility. Journal of chemical Education, Vol. 78, No. 10, 2001.

• SANTOS, Hélio F. O Conceito da Modelagem Molecular. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola, no 4, maio, 2001.