MODELAGEM TRIDIMENSIONAL: REFLEXÕES DE FUTUROS PROFESSORES DE QUÍMICA PARA O ENSINO E APRENDIZAGEM DA INTERAÇÃO ENZIMA-SUBSTRATO
DOI:
https://doi.org/10.22600/1518-8795.ienci2019v24n3p282Palavras-chave:
ensino de química, impressão tridimensional, estratégias de aprendizagemResumo
No Ensino de Ciências, a participação de estudantes em atividades de modelagem tridimensional tem sido um tema ainda pouco explorado em termos de pesquisa. Neste contexto, a presente investigação teve como objetivo apresentar e discutir as reflexões de futuros professores de química sobre o processo de modelagem tridimensional como estratégia de ensino e aprendizagem da interação enzima-substrato. Para isso, quinze estudantes de uma turma do 7º período do curso de Licenciatura em Química realizaram uma sequência de etapas da modelagem científica propostas na literatura e adaptadas para a modelagem tridimensional. As informações foram geradas por meio de desenhos, entrevistas, relatos pessoais e diário de pesquisa, seguido da transcrição e análise temática. Os resultados apontam que a participação dos estudantes nas atividades de modelagem tridimensional possibilitou: (i) indícios de aprendizagem significativa da interação enzima-substrato; e (ii) contribuições para a formação docente. Isso no sentido de possibilitar a reflexão sobre as implicações do uso de modelos 3D impressos em suas futuras práticas de ensino. Os apontamentos deste estudo sugerem que o processo de modelagem tridimensional apresentado pode orientar professores e pesquisadores em atividades práticas de construção de conhecimento em sala de aula, sobretudo, podem contribuir para as discussões a respeito da participação de estudantes em atividades de modelagem tridimensional.Referências
Abulia, M., Schroeder, L., Garcia, M., Daubenmire, P. L., Wink, D. J., & Clark, G. A. (2016). Connecting protein structure to intermolecular interactions: a computer modeling laboratory. Journal of Chemical Education, 93(8), 1353-1363. https://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.5b00910
Almeida, J. F., & Kiill, K. B. (2019). Construção de Modelos 3D impressos como estratégia para a aprendizagem do conceito de interação enzima-substrato. Revista de Ensino de Bioquímica, 17(n. esp.), 74-93. Recuperado de http://bioquimica.org.br/revista/ojs/index.php/REB/article/view/P6/673
Barbosa, J. G., & Hess, R. (2010). O diário de pesquisa: o estudante universitário e seu processo formativo. Brasília, DF: Liberlivro (Série Pesquisa, 8).
Bardin, L. (2016). Análise de conteúdo. São Paulo, SP: Edições 70.
Blanco-Anaya, P., Justi, R., & Bustamante, J. D. (2017). Challenges and opportunities in analysing students modelling. International Journal of Science Education, 39(3), 377-402. https://dx.doi.org/10.1080/09500693.2017.1286408
Botas. D., & Moreira, D. A. (2013). A utilização de materiais didáticos nas aulas de matemática: um estudo no 1º ciclo. Revista Portuguesa de Educação, 26(1), 253-286. Recuperado de https://revistas.rcaap.pt/rpe/article/view/3259/2633
Brown, A. (2015). 3D Printing in Instructional settings: identifying a curricular hierarchy of activities. Association for Educational Communications and Technology, 59(5), 16-24. https://dx.doi.org/10.1007/s11528-015-0887-1
Calcabrini, M., & Onna, D. (2019). Exploring the gel state: optical determination of gelation times and transport properties of gels with an inexpensive 3D-printed spectrophotometer. Journal of Chemical Education, 96(1), 116-123. https://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.8b00529
Canessa, E. (2013). Low-cost 3D printing for Science, Education and Sustainable Development. In E. Canessa, C. Fonda & M. Zennaro. (Eds.). Low-cost 3D printing. The abdus salam International centre for Theoretical Physics. Italy: ICTP. Recuperado de http://web.archive.org/web/20150407185109/http://sdu.ictp.it/3d/book/Low-cost_3D_printing_screen.pdf
Carlisle, D., Tyson, J., & Nieswandt, M. (2015). Fostering spatial skill acquisition by general chemistry students. Chemistry Education Research and Practice, 16(3), 478-517. https://dx.doi.org/10.1039/c4rp00228h
Carroll, F. A., & Blauch, D. N. (2017). 3D Printing of molecular models with calculated geometries and p orbital isosurfaces. Journal of Chemical Education, 94(7), 886-891. https://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.6b00933
Cataldo, R., Griffith, K. M., & Fogarty, K. H. (2018). Hands-on hybridization: 3D-printed models of hybrid orbitals. Journal of Chemical Education, 95(9), 1591-1594. https://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.8b00078
Creswell, J. W. (2014). Investigação qualitativa e projeto de pesquisa: escolhendo entre cinco abordagens (3a ed.). São Paulo, SP: Penso.
Ferreira, C. R., & Arroio, A. (2013). Visualizações no ensino de Química: concepções de professores em formação inicial. Química Nova na Escola, 35(3), 199-208. Recuperado de http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc35_3/09-PE-32-12.pdf
Fourches, D., & Feducia, J. (2019). Student-guided three-dimensional printing activity in large lecture courses: a practical guideline. Journal of Chemical Education, 96(2), 291-295. https://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.8b00346
Flick, U. (2009). Métodos de Pesquisa: Introdução à Pesquisa Qualitativa (3a ed.). Porto Alegre, RS: Artmed.
Galembeck, E., & Filho, C. E. S. P. (2007). Enzyme. Biblioteca Digital de Ciências. Recuperado de https://www.bdc.ib.unicamp.br/bdc/visualizarMaterial.php?idMaterial=528
Galembeck, E., Filho, C. E. S. P., & Torres, B. B. (2007). A cinética da reação enzimática. Biblioteca Digital de Ciências. Recuperado de https://www.bdc.ib.unicamp.br/bdc/visualizarMaterial.php?idMaterial=527
Gerhardt, T. E., & Silveira, D. T. (2009). Métodos de pesquisa. Porto Alegre RS: Ufrgs. Recuperado de http://www.ufrgs.br/cursopgdr/downloadsSerie/derad005.pdf
Gilbert, J. K. (2004). Models and Modelling: routes to more authentic Science Education. International Journal of Science and Mathematics Education, 2(2), 115-130. https://dx.doi.org/10.1007/s10763-004-3186-4
Gilbert, J. K. (2013). Representations and models: aspects of Scientific literacy. In R. Tytler, P. Hubber, & B. Waldrip (Eds.). Constructing representations to learn in Science (193-198). Rotterdam, Netherlands: Sense Publishers. https://dx.doi.org/10.1007/978-94-6209-203-7
Gilbert, J. K. (2010). The role of visual representations in the learning and teaching of science: an introduction. Asia-Pacific Forum on Science Learning and Teaching, 11(1), 1-19. Recuperado de https://www.eduhk.hk/apfslt/download/v11_issue1_files/foreword.pdf
Gilbert, J. K. (2005). Visualization: a metacognitive skill in Science Education. In J. K. Gilbert (Ed.). Visualization in Science Education (9-27). Dordrecht, Netherlands: Springer. https://dx.doi.org/10.1007/1-4020-3613-2_2
Gilbert, J. K., & Treagust. (2009). Multiple representations in Chemical Education. International Journal of Science Education, 31(16), 2271-2273. https://dx.doi.org/10.1080/09500690903211393
Griffith, K. M., Cataldo, R., & Fogarty, K. H. (2016). Do-it-yourself: 3D models of hydrogenic orbitals through 3D printing. Journal of Chemical Education, 93(9), 1586-1590. https://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.6b00293
Groppo, L. A., & Martins, M. F. (2006). Introdução à Pesquisa em Educação. São Paulo, SP: Biscalchin.
Jager, T. (2016). Perceived advantages of 3D lessons in constructive learning for South African student teachers encountering learning barriers. International Journal of Inclusive Education, 21(1), 90-102. https://dx.doi.org/10.1080/13603116.2016.1184329
Jiménez-Tenorio, N., Núñez, L. A., & Martínez, J. M. O. (2016). Percepciones de estudiantes para maestros de educación primaria sobre los modelos analógicos como recurso didático. Enseñanza de Las Ciencias, 34(3), 91-112. Recuperado de https://ddd.uab.cat/pub/edlc/edlc_a2016v34n3/edlc_a2016v34n3p91.pdf
Johnson-Laird, P. N. (1980). Mental Models in Cognitive Science. Cognitive Science, 4(1), 71 115. https://dx.doi.org/10.1207/s15516709cog0401_4
Justi, R. (2006). La enseñanza de ciências basada em la elaboración de modelos. Enseñanza de Las Ciencias, 24(2), 173-184. Recuperado de https://core.ac.uk/download/pdf/13271794.pdf
Justi, R. (2010). Modelos e Modelagem no Ensino de Química. In Santos, W. L. P., & Maldaner, O. A. Ensino de Química em Foco (209-230). Ijuí, RS: Unijui.
Justi, R. (2015). Relações entre argumentação e modelagem no contexto da ciência e do ensino de ciências. Revista Ensaio: Pesquisa em Educação em Ciências, Belo Horizonte, 17(n. esp.), 31-48. Recuperado de http://www.scielo.br/pdf/epec/v17nspe/1983-2117-epec-17-0s-00031.pdf
Justi, R., & Gilbert, J. K. (2003). Teachers' views on the nature of models. International Journal of Science Education, 25(11), 1369-1386. https://dx.doi.org/10.1080/0950069032000070324
Kaliakin, D. S., Zaari, R. R., & Varganov. (2015). 3D Printed potential and free energy surfaces for teaching fundamental concepts in Physical Chemistry. Journal of Chemical Education, 92(12), 2106-2112. https://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.5b00409
Kondinski, A., & Parac-Vogt, T. N. (2019). Programmable interlocking disks: bottom-up modular assembly of
chemically relevant polyhedral and reticular structural models. Journal of Chemical Education, 1(1), A-D. https://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.8b00769
Krell, M., Belzen, A. U. Z., & Krüger, D. (2014). Students’ levels of understanding models and modelling, Research in Science Education, 44(1), 109-132. https://dx.doi.org/10.1007/s11165-013-9365-y
Lee, S. W-Y., Chang, H-Y., & Wu, H-K. (2015). Students’ views of scientific models and modeling: do representational characteristics of models and students’ educational levels matter?. Research in Science Education, 47(2), 305-328. https://dx.doi.org/10.1007/s11165-015-9502-x
Linenberger, K. J., & Bretz, S. L. (2015). Biochemistry students` ideas about how an enzyme interacts with a substrate. Biochemistry and Molecular Biology Education, 43(4), 213-222. Recuperado de https://iubmb.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/bmb.20868
Linenberger, K. J., & Bretz, S. L. (2014). Biochemistry students` ideas about shape and charge in enzyme-substrate interactions. Biochemistry and Molecular Biology Education, 42(4), 366-367. Recuperado de https://iubmb.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/bmb.20776
Marzzoco, A., & Torres, B. B. (2007). Bioquímica básica (3a ed.). Rio de Janeiro, RJ: Guanabara Koogan,
Meyer, S. C. (2015). 3D Printing of protein models in an undergraduate laboratory: leucine zippers. Journal of Chemical Education, 92(12), 2120-2125. https://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.5b00207
Minayo, M. C. S., Deslandes, S. F., & Gomes, R. (2009). Pesquisa Social: teoria, método e criatividade (28a ed.). Rio de Janeiro, RJ: Vozes.
Moreira, M. A. (2011). Aprendizagem significativa: a teoria e textos complementares. São Paulo, SP: Livraria da Física.
Moreira, M. A., & Masini, E. F. S. (2006). Aprendizagem significativa: a teoria de David Ausubel. São Paulo, SP: Centauro. https://dx.doi.org/10.5335/rep.v25i2.8180
Mozzer, N. B., & Justi, R. (2018). Modelagem analógica no Ensino de Ciências. Investigações em Ensino de Ciências, 23(1), 155-182. Recuperado de https://www.if.ufrgs.br/cref/ojs/index.php/ienci/article/view/883/pdf
Muñoz-Campos, V., Franco-Mariscal, A. J., & Branco-López, Á. (2018). Modelos mentales de estudiantes de educación secundaria sobre la transformación de la leche em yogur. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 15(2), 2106. Recuperado de http://dx.doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2018.v15.i2.2106
Muri, E. M. F. (2014). Proteases virais: importantes alvos terapêuticos de compostos peptideomiméticos. Química Nova, 37(2), 308-316. Recuperado de http://www.scielo.br/pdf/qn/v37n2/v37n2a19.pdf
Ornek, F. (2008). Models in Science Education: applications of models in learning and teaching Science. International Journal of Environmental & Science Education, 3(2), 35-45. Recuperado de https://files.eric.ed.gov/fulltext/EJ894843.pdf
Paganini, P., Justi, R., & Mozzer, N. B. (2014). Mediadores na coconstrução do conhecimento de ciências em atividades de modelagem. Ciência e Educação (Bauru), 20(4), 1019-1036. Recuperado de http://www.scielo.br/pdf/ciedu/v20n4/1516-7313-ciedu-20-04-1019.pdf
Pérez, G. M., Galindo, A. A. G., & Galli, L. G. (2018). Enseñanza de la evolución: fundamentos para el diseño de uma propuesta didáctica basada em la modelización y la metacognición sobre los obstáculos epistemológicos. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de lãs Ciencias, 15(2), 2102. Recuperado de https://revistas.uca.es/index.php/eureka/article/view/3625/3872
Prain, V., & Tttler, R. (2012). Learning through constructing representations in Science: a framework of representational construction affordances. International Journal of Science Education, 34(17), 2751-2773. https://dx.doi.org/10.1080/09500693.2011.626462
Sabake, N. J., Marson, G. A., & Torres, B. B. (2006). Estudo interativo da estrutura e função de proteínas. Biblioteca Digital de Ciências. Recuperado de https://www.bdc.ib.unicamp.br/bdc/visualizarMaterial.php?idMaterial=247
Sangiogo, F. A., & Zanon, L. B. (2012). Reflexões sobre modelos e representações na formação de professores com foco na compreensão conceitual da catálise enzimática. Química Nova na Escola, 34(1), 26-34. Recuperado de http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc34_1/06-CCD-09-11.pdf
Scalfani, V. F., & Vaid, T. P. (2014). 3D Printed molecules and extended solid models for teaching symmetry and point groups. Journal of Chemical Education, 91(8), 1174-1180. https://dx.doi.org/10.1021/ed400887t
Smiar, K., & Mendez, J. D. (2016). Creating and using interactive, 3D-printed models to improve student comprehension of the bohr model of the atom, bond polarity, and hybridization. Journal of Chemical Education, 93(9), 1591-1594. https://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.6b00297
Souza, K. A. F. D., & Cardoso, A. A. (2008). Aspectos macro e microscópicos do conceito de equilíbrio químico e de sua abordagem em sala de aula. Química Nova na Escola, 27(1), 51-56. Recuperado de http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc27/08-peq-3106.pdf
Souza, V. C. A., & Justi, R. (2010). Estudo da utilização de modelagem como estratégia para fundamentar uma proposta de ensino relacionada à energia envolvida nas transformações químicas. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências, 10(2), 1-26. Recuperado de https://periodicos.ufmg.br/index.php/rbpec/article/download/3978/2542
Souza, V. C. A., & Justi, R. (2011). Interlocuções possíveis entre linguagem e apropriação de conceitos científicos na perspectiva de uma estratégia de modelagem para a energia envolvida nas transformações químicas. Revista Ensaio: Pesquisa em Educação em Ciências, Belo Horizonte, 13(2), 31-46. Recuperado de http://www.scielo.br/pdf/epec/v13n2/1983-2117-epec-13-02-00031.pdf
Szymanski, H., Almeida, l. R., & Prandini, R. C. A. R. (2004). A entrevista na pesquisa em Educação: a prática reflexiva (61a ed). Brasília, DF: Liberlivro. (Série Pesquisa em Educação, 4).
Taber, K. S. (2013). Modelling learners and Science Education: developing representations of concepts, conceptual structure and conceptual change to inform teaching and research. In Taber, K. S. Modelling the Science learner’s knowledge. New York, United States of America: Springer. https://dx.doi.org/10.1007/978-94-007-7648-7
Vasconcelos, F. C. G. C., & Arroio, A. (2013). Explorando as percepções de professores em serviço sobre as visualizações no ensino de química. Química Nova, 36(8), 1242-1247. Recuperado de http://quimicanova.sbq.org.br/imagebank/pdf/Vol36No8_1242_24-ED12968.pdf
Vaz, M., & Choupina, A. (2012). Lipases: biocatalizadores da hidrólise de triacilglicerois. Revista Eletrônica de Biologia, 5(3), 42-58. Recuperado de https://revistas.pucsp.br/reb/article/view/5791/11635
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
A IENCI é uma revista de acesso aberto (Open Access), sem que haja a necessidade de pagamentos de taxas, seja para submissão ou processamento dos artigos. A revista adota a definição da Budapest Open Access Initiative (BOAI), ou seja, os usuários possuem o direito de ler, baixar, copiar, distribuir, imprimir, buscar e fazer links diretos para os textos completos dos artigos nela publicados.
O autor responsável pela submissão representa todos os autores do trabalho e, ao enviar o artigo para a revista, está garantindo que tem a permissão de todos para fazê-lo. Da mesma forma, assegura que o artigo não viola direitos autorais e que não há plágio no trabalho. A revista não se responsabiliza pelas opiniões emitidas.
Todos os artigos são publicados com a licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial 4.0 Internacional. Os autores mantém os direitos autorais sobre suas produções, devendo ser contatados diretamente se houver interesse em uso comercial dos trabalhos.