Bibliographic Research: oxy-reduction reactions according to mental models

Authors

  • Ângela Malvina Durand Universidade Federal de Santa Maria
  • Isabel Krey Garcia Programa de Pós-Graduação: Química da Vida e Saúde Universidade Federal de Santa Maria Avenida Roraima, 1000, Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.22600/1518-8795.ienci2020v25n3p108

Keywords:

Pesquisa Bibliográfica, Reações de Oxirredução, Modelos Mentais

Abstract

Learning is a gradual and personal process that changes the behavior of individuals. In the educational context, the Johnson-Laird Theory of Mental Models provides a referential that allows understanding how the student can reflect, reason, and use problem solving strategies. It also allows to understand the process that favors the construction of your own mental representations about the conceptual models worked in the class, such as, for example, of the chemical oxy-reduction reactions, a content considered abstract and difficult to understand, both in high school and higher education. Thus, the present research aims to investigate how the main journals of Chemical and Science Teaching have been relating the mental and conceptual models of chemical oxy-reduction reactions. For this, a bibliographic research was conducted in twenty-one Qualis A1 and A2 journals from both areas, produced in the period of 2008 and 2018. After exploratory reading of the material, fifty-six objects of study were found, which were separated in categories defined a priori and emerging. During this process, the articles were then classified in four levels - Level 1, Level 2, Level 3 and Level 4 - as they approach the relationships between the conceptual and mental models of the oxy-reduction reactions. From the total of analyzed works, in three it is possible to observe how distant the students' mental models are from the conceptual models of oxy-reduction, in addition to ascertaining their main difficulties, mistakes and naive/alternative conceptions about this content. It is believed that this work can contribute to improving the understanding of the teaching and learning process of the concepts involved in chemical oxy-reduction reactions, serving as a subsidy for the Johnson-Laird Theory of Mental Models to be increasingly used in the Teaching of Chemical, in addition to providing theoretical support for future research.

References

Akram, M., Surif, J. B., & Ali, M. (2014). Conceptual difficulties of secondary school students in

electrochemistry. Asian Social Science, 10(19), 276-281. https://doi.org/10.5539/ass.v10n19p276

Anselme, J-P. (1997). Understanding oxidation-reduction in organic chemistry. Journal of Chemical

Education, 74(1), 69-72. Recuperado de https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ed0 74p69

Aranha, M. (2010). Memória e representações mentais. Ciências & Cognição, 15(2), 01- 01. Recuperado de

http://pepsic.bvsalud.org/pdf/cc/v15n2/v15n2a01.pdf

Atkins, P. W., & Jones, L. (2012). Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente

(5a ed.). Porto Alegre, RS: Bookman.

Ausubel, D. P. (1982). A aprendizagem significativa: A teoria de David Ausubel. São Paulo, SP: Moraes.

Aydin, S., & Boz, Y. (2013). The nature of integration among PCK components: A case study of two

experienced chemistry teachers. Chemistry Education Research and Practice, 14(4), 615-24.

https://doi.org/10.1039/C3RP00095H

Azinheira, C. M. (2012). Stress, esse desconhecido: modelos mentais de peritos e não peritos. (Dissertação

de mestrado). Mestrado Integrado em Psicologia, Universidade de Lisboa, Portugal, PT. Recuperado de

https://repositorio.ul.pt/handle/10451/7649

Barreto, B. S. J., Batista, C. H., & Cruz, M. C. P. (2017). Células eletroquímicas, cotidiano e concepções dos educandos. Química Nova na Escola, 39(1), 52-28. http://dx.doi.org/10.21577/0104-8899.20160060

Borges, A. T. (1997). Um estudo de Modelos Mentais. Investigações em Ensino de Ciência, 2(3), 207-226.

Recuperado de http://www.if.ufrgs.br/public/ensino/vol2/n3/borges.htm

Borges, A. T. (1999). Como evoluem os modelos mentais. Ensaio-Pesquisa em Educação em Ciências,

(1), 85-125. http://dx.doi.org/10.1590/1983-21171999010107

Braathen, C. (1997). Hálito culpado: princípio químico do bafômetro. Química Nova na Escola, 5(s/n°), 3-5.

Recuperado de http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc05/quimsoc.pdf

Bunge, M. (1974). Os conceitos de modelo. Modelos na ciência teórica. In M. Bunge Teoria e realidade. São

Paulo, SP: Perspectiva.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (2013). Plataforma Sucupira.

Brasília, DF: CAPES. Recuperado de

https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/veiculoPublicacaoQualis/listaConsultaGeralPeriodicos.jsf

Carvalho Jr., G. D. de., & Aguiar Jr, O. (2008). Os campos conceituais de Vergnaud como ferramenta para o

planejamento didático. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 25(2), 207-227. Recuperado de https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/viewFile/6061/5632

Carvalho, N.B., & Justi, R.S. (2005). Papel da analogia do “mar de elétrons” na compreensão do modelo de ligação metálica. In Anais do V Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências. Bauru, São Paulo, SP. Recuperado de https://www.researchgate.net/publication/265101027_Dificuldades_dos_alunos_em_construir_modelos_mentais_de_ligacao_metalica_baseados_na_analogia_do_mar_de_eletrons

Constantino, M. G., Silva, G. V. J. da., & Donate, P. M. (2004). Fundamentos de química experimental. São

Paulo, SP: Edusp.

Craik, K.J. W. (1943). The nature of explanation. Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press.

Damasceno, H. C., Brito, M. S., & Wartha, E. J. (2008). As representações mentais e a simbologia química. XIV Encontro Nacional de Ensino de Química. In Anais do XIV Encontro Nacional de Ensino de Química. Curitiba, Paraná, PR. Recuperado de http://www.quimica.ufpr.br/eduquim/eneq2008/resumos/R0623-1.pdf

De Jong, O., Acampo, J., & Verdonk, A. (1995). Problems in teaching the topic of redox reactions:

actions and conceptions of chemistry teachers. Journal of Research in Science Teaching, 33(10), 1097

https://doi.org/10.1002/tea.3660321008

Fernandes, R. G. (2000). Modelos mentais em mecânica introdutória: uma simulação computacional.

(Dissertação de mestrado). Programa de Pós-Graduação em Física, Universidade Federal do Rio Grande

do Sul, Porto Alegre, RS. Recuperado de https://lume.ufrgs.br/handle/10183/6280

Freire, M da S., Junior, C, S da S., & Silva, M. G. L da. (2011). Dificuldades de aprendizagem no ensino de

eletroquímica segundo licenciandos de química. In Anais do VIII Encontro Nacional de Pesquisa em

Educação em Ciências. Campinas, São Paulo, SP. Recuperado de

http://www.nutes.ufrj.br/abrapec/viiienpec/resumos/R1150-1.pdf

Gibin, G. B. (2013). Atividades experimentais investigativas como contribuição ao desenvolvimento de modelos mentais de conceitos químicos. (Tese de doutorado). Programa de Pós-graduação em Química, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP. Recuperado de https://repositorio.ufscar.br/bitstream/handle/ufscar/6251/4878.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Gibin, G. B., & Ferreira, L. H. (2009). Investigação de modelos mentais dinâmicos sobre a dissolução. de NaCl por meio da elaboração de animações. In Anais do VII Encontro Nacional de Pesquisa em Ensino de Ciências. Florianópolis, Santa Catarina, SC. Recuperado de https://silo.tips/download/investigaao-de-modelos-mentais-dinamicos-sobre-a-dissoluao-de-nacl-por-meio-da-e

Gibin, G. B., & Ferreira, L. H. (2012). Estudo dos modelos mentais cinemáticos/dinâmicos sobre sistema heterogêneo por meio da produção de animações pelos estudantes. In Anais do XVI Encontro Nacional de Ensino de Química. Salvador, Bahia, BA. Recuperado de https://portalseer.ufba.br/index.php/anaiseneq2012/article/view/8064/5818

Gil, A. C. (2002). Como elaborar projetos de pesquisa (4a. ed). São Paulo, SP: Atlas.

Goes, L. F. de., Fernandez, C., & Agostinho, S. M. L. (2016). Concepções e dificuldades de um grupo de

professores de química sobre conceitos fundamentais de eletroquímica. In XVIII Encontro Nacional de

Ensino de Química. Florianópolis, Santa Catarina, SC. Recuperado de http://www.eneq2016.ufsc.br/anais/resumos/R0236-1.pdf

Greca, I.M., & Moreira, M.A. (1996). Un estudio piloto sobre representaciones mentales, imágenes, proposiciones y modelos mentales respecto al concepto de campo electromagnético en alumnos de Física General, estudiantes de postgrado y físicos profesionales. Investigações em Ensino de Ciências, Porto Alegre, 1(1), 95-108. Recuperado de https://www.if.ufrgs.br/cref/ojs/index.php/ienci/article/view/648/439

Johnson-Laird, P. N. (1983). Mental models. Cambridge, MA: Harvard University Press.

Johnson-Laird, P. N. (2004). The history of mental models. In K. Manktelow, & M. C. Chung (Ed.).

Psychology of Reasoning: Thepretical and Historical Perspectives (1a ed., pp. 179-212). Canadá, Estados

Unidos: Psychology Press.

Johnson-Laird, P. N. (2010). Mental models and human reasoning. Proceedings of the National Academy of

Sciences of the United States of America, 107(43), 18243-18250. Recuperado de

http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1012933107

Johnson-Laird, P. N. (2013). Mental models and cognitive change. Journal of Cognitive Psychology, 25(2),

-138. http://dx.doi.org/10.1080/20445911.2012.759935

Johnson-Laird, P. N., Girotto, V., & Legrenzi, P. (1998). Mental models: a gentle guide for outsiders. Sistemi

Intelligenti, 9(68), 1-13. Recuperado de

https://www.academia.edu/31130301/Mental_models_a_gentle_guide_for_outsiders

Johnstone, A. H. (2009). You Can't get there from here. Journal of Chemical Education, 87(1), 22-29.

http://dx.doi.org/10.1021/ed800026d

Julián, M. S. G., Crespo, M. A. G., & Pozo, J.I. (2002) Conocimiento cotidiano frente a conocimiento

científico en la interpretación de las propiedades de la materia. Investigações em Ensino de Ciências,

(3), 191-203. Recuperado de https://www.if.ufrgs.br/cref/ojs/index.php/ienci/article/view/573/365

Justi, R. (2003). Proposição de um modelo para análise do desenvolvimento do conhecimento de

professores de ciências sobre modelos. In IV Encontro Nacional De Pesquisa Em Educação Em Ciências.

Belo Horizonte, Minas Gerais, MG. Recuperado de http://abrapecnet.org.br/enpec/iv-enpec/orais/ORAL153.pdf

Justi, R. (2010). Modelos e modelagem no ensino de química. In: W. L. P. Santos., O. A. Maldaner (Org).

Ensino de Química em Foco (1a Ed., pp. 209-230). Ijuí, RS: Ed. Unijuí.

Klein, S. G. (2016). Poluição como temática para construção do conhecimento de reações redox sob uma

perspectiva CTSA. (Dissertação de mestrado). Programa de Pós-graduação em Educação em Ciências:

Química da Vida e Saúde, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS.

Klein, S. G., & Braibante, M. E. F. (2017). Reações de oxi-redução e suas diferentes abordagens. Química

Nova na Escola, 39(1), 35-45. http://dx.doi.org/10.21577/0104-8899.20160058hr

Lagreca, M do C. B. (1997). Tipos de representações mentais utilizadas por estudantes de Física Geral na

Mecânica Clássica e possíveis modelos mentais nessa área. (Dissertação de mestrado). Programa de

Pós-Graduação em Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS. Recuperado de

https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/1401/000161670.pdf?...1

Lin, H. S., Yang, T. C., Chiu, H. L., & Chou, C. Y. (2002). Students’ difficulties in learning electrochemistry.

Proceedings of the National Science Council., 12(3), 100-105. Recuperado de

https://ejournal.stpi.narl.org.tw/index/items/download?viId=3D8A05F0-B35E-4C59-BA63-6960515CF9D1

Magoga, T. F. (2017). Abordagem temática na educação em ciências: um olhar à luz da epistemologia

fleckiana. (Dissertação de mestrado). Programa de Pós-graduação em Educação em Ciências: Química

da Vida e Saúde, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS.

Mendonça, R. J., Campos, A. F., & Jófili, Z. M. S. (2004). O conceito de oxidação-redução nos livros

didáticos de química orgânica do ensino médio. Química Nova na Escola. 20(s/n°), 45-48. Recuperado

de http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc20/v20a08.pdf

Menzek, A. (2002). A new approach to understanding oxidation-reduction of compounds in Organic

Chemistry. Journal of Chemical Education. 79(6), 700-702.

Moreira, M. A. (1996). Modelos mentais. Investigações em Ensino de Ciências, 1(3), 193-232. Recuperado

de http://www.if.ufrgs.br/ienci/artigos/Artigo_ID17/v1_n3_a1.pdf

Moreira, M.A. (1999). Teorias de aprendizagem. São Paulo: EPU.

Moreira, M. A. (1997). Aprendizagem significativa: um conceito subjacente. In M. A. Moreira., M. C.

Caballero., & M. L. Rodríguez (Orgs.). Actas del Encuentro Internacional sobre el Aprendizaje

Significativo. Burgos, Espanha, ES. Recuperado de https://www.if.ufrgs.br/~moreira/apsigsubport.pdf

Moreira, M. A. (2002). A Teoria dos Campos conceituais de Vergnaud, o ensino de ciências e a pesquisa

nesta área. Investigações em Ensino de Ciências, 7(1), 7-29. Recuperado de

https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/141212/000375268.pdf?sequence=1

Moreira, M. A. (2014). Modelos científicos, modelos mentais, modelagem computacional e modelagem

matemática. Revista Brasileira de Ensino de Ciência e Tecnologia. 7(2), 1-20. Recuperado de

https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/132559/000983274.pdf?sequence=1

Moreira, M. A., Greca, I. M., & Palmeiro, M. L. R. (2002). Modelos mentales y modelos conceptuales en la

enseñanza & aprendizaje de las Ciencias. Revista Brasileira de Investigação em Educação em Ciências,

(3), 84-96. Recuperado de https://www.if.ufrgs.br/~moreira/modelosmentalesymodelosconceptuales.pdf

Moreira, M. A., & Lagreca, M. C. B. (1998). Representações mentais dos alunos em Mecânica Clássica: três

casos. Investigações em Ensino de Ciências, Porto Alegre, 3(2), 83-106. Recuperado de

https://www.if.ufrgs.br/cref/ojs/index.php/ienci/article/view/619

Moreira, M. A., & Massoni, N. T. (2015). Interfaces entre teorias de aprendizagem e ensino de

ciências/física [recurso eletrônico]. Porto Alegre - UFRGS, 26(6), 1-42. Recuperado de

https://www.if.ufrgs.br/public/tapf/tapf_v26_n6.pdf

Norman, D.A. (1983). Some observations on mental models. In D. Gentner., & A. L. Stevens (Org). Mental

models (pp. 6-14). Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.

Österlunnd, L. L., Berg, A., & Ekborg, M. (2010). Redox models in chemistry textbooks for the upper

secondary school: friend or foe?. Chemistry Education Research and Practice, 11(s/n°), 182-192.

https://doi.org/10.1039/C005467B

Ozgum-Koca, S. A. (1998). Students' use of representations in mathematics education. Annual Meeting of

the North American Chapter of the International Group for the Psychology of Mathematics Education, 1-

Recuperado de https://files.eric.ed.gov/fulltext/ED425937.pdf

Ramos, R.T. (2014). The concepts of representation and information in explanatory theories of human

behavior. Front Psychol: Theoretical and Philosophical Psychology, 5(1034), 1-8.

https://dx.doi.org/10.3389%2Ffpsyg.2014.01034

Sanjuan, M.E.C., Santos, C.V., Maia, J.O., Silva, A.F.A., & Wartha, E.J. (2009). Maresia: uma proposta para

o ensino de eletroquímica. Química Nova na Escola, 31(s/n°), 190-197. Recuperado de

http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc31_3/07-RSA-2008.pdf

Santos, A. C. de O. (2014). Reflexões sobre as contribuições do estudo dos modelos mentais de equilíbrio

químico na formação de professores de química. (Dissertação de Mestrado). Pós-Graduação em Ensino

de Ciências e Matemática, Universidade Federal de Sergipe, São Cristovão, SE. Recuperado de

https://ri.ufs.br/bitstream/riufs/5172/1/ANA_CARLA_OLIVEIRA_SANTOS.pdf

Santos, J. A. dos. (2016). Objetos educacionais digitais: critérios de avaliação para o uso no ensino e na aprendizagem de química. Programa de Pós-Graduação em Ensino, Filosofia e História das Ciências, Salvador, Bahia, BA. Recuperado de https://repositorio.ufba.br/ri/handle/ri/23641

Santos, A. C. O., Melo, M. R., & Andrade, T. S. (2015). Identificando modelos mentais de equilíbrio químico: uma alternativa para a melhoria do processo de ensino e aprendizagem. Revista Fórum Identidades, 18(9), 35-56. Recuperado de https://seer.ufs.br/index.php/forumidentidades/article/download/4752/3973

Sartori, E. R., Batista, E. F., & Filho, O. F. (2008). Escurecimento e Limpeza de Objetos de Prata - Um Experimento Simples e de Fácil Execução Envolvendo Reações de Oxidação-redução. Química Nova na Escola, s/v(30), 61-65. Recuperado de http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc30/11-EEQ-4407.pdf

Silverstein, T. (2011). Oxidation and reduction: too many definitions? Journal of Chemical Education. 88(3), 279-281.

Tauceda, K. C.; Del Pino, J. C. (2010). Modelos e outras representações mentais no estudo do DNA em alunos do ensino médio. Investigações em Ensino de Ciências,15(2), 337-354. Recuperado de https://www.if.ufrgs.br/cref/ojs/index.php/ienci/article/view/299/194

Published

2020-12-26

How to Cite

Durand, Ângela M., & Garcia, I. K. (2020). Bibliographic Research: oxy-reduction reactions according to mental models. Investigations in Science Education, 25(3), 108–144. https://doi.org/10.22600/1518-8795.ienci2020v25n3p108