Investigando o desenvolvimento do processo de abstração na resolução de problemas de geometria molecular mediada pela realidade aumentada

A aplicação de conhecimentos e habilidades voltados à resolução de problemas de geometria molecular é uma tarefa considerada complexa, porém, essencial para o processo de aprendizagem. Normalmente, os estudantes direcionam a atenção para as características superficiais dos problemas, demonstrando dificuldades em atribuir significados a símbolos e a operações submicroscópicas. Como agravante, muitas vezes, somente compreendem tarefas iguais às que realizaram em aula, sendo incapazes de propor soluções adequadas às tarefas diferentes das já praticadas. Dessa forma, para que os alunos tenham sucesso, devem ser competentes em extrair características relevantes, vincular semelhanças ou diferenças a problemas anteriormente vistos e realizar generalizações, enquanto resolvem problemas. Em suma, a aprendizagem de geometria molecular requer dos alunos a capacidade de reconhecer e gerar abstrações. Assim, esta tese investigou como ocorre o desenvolvimento do processo de abstração na resolução de problemas de geometria molecular, mediada pela tecnologia de realidade aumentada (RA). Metodologicamente, a pesquisa caracteriza-se como de abordagem mista. No que concerne à natureza, trata-se de pesquisa aplicada, de objetivo descritivo. Quanto aos procedimentos, baseia-se em um desenho quasiexperimental, no qual a principal estratégia de coleta de dados consistiu em entrevistas semiestruturadas, gravadas em áudio e vídeo e transcritas para posterior análise de conteúdo, com codificação a priori. Deste modo, ao resolver problemas, analisou-se o pensamento de cada participante, sendo definida a representação do conhecimento armazenado, empregada como um recurso, bem como a representação de nova instância, caracterizada pelo processo de resolução do problema em questão. A partir desse procedimento, definiu-se a ocorrência da abstração considerando o nível de abstração entre as representações, bem como o modo de abstração durante o uso das representações. Com a aplicação de um modelo de mapeamento de representação, caracterizou-se o raciocínio como sendo do tipo: baseado em regras, baseado em banco de memória, baseado em similaridade ou protótipo. Como resultado, descobriu-se indícios de que a RA atua no nível de abstração diferente com representação do conhecimento armazenado maior que a representação de nova instância e, ainda, que há influência do nível de abstração no acerto de resoluções de problemas. Encontraramse, igualmente, evidências da existência de uma relação peculiar entre a RA e o modo de abstração parcial, e que esta tecnologia influencia na ocorrência dos tipos de raciocínio de protótipo e baseado em similaridade. Do mesmo modo, descobriu-se indicativos de que a capacidade de visualização molecular mental influi no acerto de resoluções de problemas de geometria molecular. Ao mesmo tempo que existem tendências da abstração, do processo de raciocínio e da capacidade de visualização influenciarem na média de notas.The use of knowledge and acquired skills to solve molecular geometry problems is a complex task, however, essential for the learning process. Usually, students direct their attention to the superficial characteristics of the problems, demonstrating difficulties in assigning meaning to symbols and submicroscopic operations. As an aggravating factor, they often only understand tasks that are similar to those they perform in class, being unable to propose adequate solutions to tasks different from those already practiced. Thus, for students to succeed, they must be competent in extracting relevant features, linking similarities or differences to previously seen problems, and making generalizations while solving problems. In short, learning molecular geometry requires students to be able to recognize and generate abstractions. This thesis investigates the development of abstract representations when students solve molecular geometry problems using augmented reality (AR). The research has been conducted using a quali-quantitative approach, being characterized as an applied research work with a descriptive objective. Regarding its procedures, they were based on a quasiexperimental design, in which the main data collection strategy consisted of semistructured interviews, recorded in audio and video and transcribed for later content analysis, with a priori coding. Students were asked to verbalize their problem solving strategies, and these interviews were analyzed to define the knowledge representation used, the representation of new instances and problem solving process. Based on this procedure, the occurrence of abstraction evidence was defined considering the level of abstraction between the representations, as well as the mode of abstraction during the use of the representations. With the use of a representation mapping model, the students’ reasoning process was characterized as being based on rules, based on memory bank, based on similarity or prototype. As a result, evidence was found that AR operates at a different level of abstraction with a representation of stored knowledge greater than the representation of a new instance, and also that there is an influence of the level of abstraction on the success of problem resolutions. Evidence was also found regarding the existence of a particular relationship between AR and the partial abstraction mode, and that this technology influences the occurrence of prototype and similarity-based reasoning types. Likewise, evidence was found that the students’ capacity for mental molecular visualization influences the correct resolution of molecular geometry problems. At the same time, there is a trend that the average grade of students be influenced by the level of abstraction and the reasoning process used, and the ability to visualize molecular structures

Molecular Modeling with Augmented Reality (MMAR): An Educational Web System for the Learning of Molecular Structures

Learning about molecular structures often becomes abstruse, due to its complex compositions, being aggravated by the restricted interactivity provided by the software commonly used. This difficulty can also be attached to the fact that most of the students do not present the necessary knowledge to work with biomolecular systems, affecting also the motivation in the object of study. In this context, the objective of this work is to analyze the influences related to interactivity, usability and motivation, provided by a web system called MMAR (Molecular Modeling with Augmented Reality), designed to support the learning of three-dimensional (3D) molecular structures. The system was applied to twenty-five students in the Chemistry discipline, from a technical course in a public school from basic education in Brazil. The results show that it was possible to assist students in the gain of knowledge, while simultaneously allowing them to enjoy themselves, providing unconventional learning, by increasing attractiveness, curiosity, attention, enthusiasm and relevance of such a complex subject in Chemistry

Intelligent Tutoring Systems applied to academic writing : a systematic review

As habilidades de escrita representam uma parte crítica da comunicação durante a trajetória acadêmica dos estudantes, uma vez que trata de uma competência imprescindível aos estudantes, pois é por meio dela que ocorre a socialização e o reconhecimento dos discentes em suas áreas. Sabe-se, no entanto, que a produção da escrita acadêmica não é uma tarefa fácil. Neste sentido, este artigo apresenta uma revisão sistemática da literatura que busca identificar os estudos relevantes no que tange à utilização da tecnologia conhecida como sistema tutor inteligente como forma de apoio à escrita acadêmica. Esta revisão foi fundamentada nas diretrizes propostas por Kitchenham, contemplando buscas em repositórios científicos relevantes. Foram encontradas lacunas capazes de representar um campo fértil de pesquisa e desenvolvimento, como a ausência de aplicação de sistemas tutores inteligentes para auxiliar a escrita de projetos de pesquisa.Writing skills represent a critical part of communication during the students' academic trajectory, since it is an essential competence for students, as it is through it that socialization and recognition of students in their areas. It is known, however, that the production of academic writing is not an easy task. In this sense, this article presents a systematic review of the literature that seeks to identify the relevant studies regarding the use of technology known as the intelligent tutoring system as a way of supporting academic writing. This review, which was based on the guidelines proposed by Kitchenham and carried out with searches in relevant scientific repositories. We found gaps that may represent a fertile field of research and development, such as the absence of the application of intelligent tutoring systems to assist the writing of research projects

SISTEMA WEB PARA MODELAGEM MOLECULAR TRIDIMENSIONAL UTILIZANDO REALIDADE AUMENTADA COMO RECURSO INOVADOR DE ENSINO E DE DEMOCRATIZAÇÃO DA INFORMAÇÃO BIOTECNOLÓGICA EM REDE

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema Web voltado à modelagem molecular tridimensional (3D) que emprega a tecnologia de Realidade Aumentada (RA), auxiliando na compreensão de modelos moleculares e, simultaneamente, criando um repositório digital. Para a realização da pesquisa, utilizou- se um método composto por cinco etapas: pesquisa bibliográfica referente aos tópicos condizentes com o sistema; análise e teste das ferramentas computacionais utilizadas; modelagem; desenvolvimento; e aplicação do sistema juntamente aos usuários. Como resultado parcial, observou-se a viabilidade da aplicação do sistema Web para modelagem molecular 3D como recurso inovador de ensino voltado à democratização da informação biotecnológica em rede

Literature review on the use of augmented reality in chemistry teaching

Nos últimos anos a Realidade Aumentada (RA) tem atraído a atenção de pesquisadores de diversas áreas. Por sua especial capacidade de criar ambientes que facilitam a compreensão de conceitos abstratos, esta tecnologia tem sido amplamente utilizada no ensino de Química. Neste contexto, este trabalho apresenta uma revisão sistemática de literatura, buscando revelar as tendências científicas, o público-alvo e os principais tópicos em que essa tecnologia é aplicada. Foram revisados artigos publicados em periódicos e conferências internacionais no período de 2011 a 2020. Entre os principais resultados encontrados, está o constante aumento de estudos nos últimos três anos, o público-alvo sendo formado majoritariamente por estudantes do ensino superior, e estruturas moleculares como o principal tópico da Química em que a RA é utilizada.In recent years, Augmented Reality (AR) has attracted the attention of researchers from different areas. Due to its special ability to create environments that facilitate the understanding of abstract concepts, this technology has been widely used in the teaching of Chemistry. In this context, this work presents a systematic literature review, seeking to reveal scientific trends, the target audience and the main topics in which this technology is applied. Articles published in international journals and conferences from 2011 to 2020 were reviewed. Among the main results found, there is the constant increase in studies in the last three years, the target audience being formed mostly by higher education students, and molecular structures such as the main topic of Chemistry in which AR is used

Revisão de Literatura Sobre o Uso da Realidade Aumentada no Ensino de Química

Nos últimos anos a Realidade Aumentada (RA) tem atraído a atenção depesquisadores de diversas áreas. Por sua especial capacidade de criar ambientes que facilitam a compreensão de conceitos abstratos, esta tecnologia tem sido amplamente utilizada no ensino de Química. Neste contexto, este trabalho apresenta uma revisão sistemática de literatura, buscando revelar as tendências científicas, o público-alvo e os principais tópicos em que essa tecnologia é aplicada. Foram revisados artigos publicados em periódicos e conferências internacionais no período de 2011 a 2020. Entre os principais resultados encontrados, está o constante aumento de estudos nos últimos três anos, o público-alvo sendo formado majoritariamente por estudantes do ensino superior, e estruturas moleculares como o principal tópico da Química em que a RA é utilizada

Realidade aumentada no processo de ensino e aprendizagem de Química : uma revisão sistemática da literatura

Chemistry Education has been progressively complemented by pedagogical strategies involving the use of Augmented Reality (AR) technology. In this context, a systematic literature review was carried out in order to present the particularities of this scenario, such as those related to the technological scope, target audience profile, research methods, data collection instruments, number of students involved, and duration of the instruction. Forty-nine articles were analyzed, recovered from five databases, between the years 2011 to 2020. Among the main results found is the increase number of publications in the last three years, with the target audience of the studies being generally Secondary and Tertiary Education students (97.96%). Regarding technological aspects, the mobile platform and the marker-based system were predominant. In terms of methodology, the quantitative approach prevailed, together with the use of questionnaires as instruments for data collection. As for the number of participants, the experiments reported usually involved between 31 and 100 students, who had up to 60 minutes of instruction time. The article ends by revealing gaps in current research, presenting suggestions and directions for future work.O Ensino de Química tem sido progressivamente complementado por estratégias pedagógicas envolvendo o uso de tecnologia de Realidade Aumentada (RA). Nesse contexto, foi realizada uma revisão sistemática da literatura com o objetivo de apresentar as particularidades desse cenário, como aquelas relacionadas ao escopo tecnológico, perfil do público-alvo, métodos de pesquisa, instrumentos de coleta de dados, número de alunos envolvidos e duração da instrução. Foram analisados 49 artigos, recuperados de cinco bases de dados, entre os anos de 2011 a 2020. Entre os principais resultados encontrados está o aumento do número de publicações nos últimos três anos, sendo o público-alvo dos estudos em geral alunos do Ensino Médio e o Ensino Superior (97,96%). Em relação aos aspectos tecnológicos, a plataforma móvel e o sistema baseado em marcadores são predominantes. Em termos de metodologia, prevaleceu a abordagem quantitativa, juntamente com a utilização de questionários como instrumento de coleta de dados. Quanto ao número de participantes, os experimentos relatados envolveram geralmente entre 31 e 100 alunos, que tinham até 60 minutos de aula. O artigo termina revelando lacunas nas pesquisas atuais e necessidades na área, apresentando sugestões e direcionamentos para trabalhos futuros

Mapeamento Sistemático sobre o desenvolvimento e a utilização de Jogos e Simuladores no ensino de Redes de Computadores

As disciplinas que abrangem o conhecimento de redes de computadores, presentes na maioria dos cursos técnicos e superiores da área de informática, tendem a possuir uma abordagem teórica na maior parte do tempo, visto que o alto custo dos equipamentos de rede muitas vezes impossibilita a prática. Jogos e simuladores podem representar uma alternativa viável para o ensino destes conteúdos, onde práticas reais podem ser feitas diretamente no ambiente virtual simulado. Este trabalho teve como objetivo analisar como estão sendo desenvolvidos e utilizados jogos e simuladores para o ensino de redes de computadores. O processo foi realizado no formato de um mapeamento sistemático, que resultou no total de 27 artigos. onde foi verificado quais tecnologias foram utilizadas no desenvolvimento dos mesmos, para qual plataforma eles foram desenvolvidos, e quais conteúdos educacionais são utilizados

Exploratory study on virtual worlds and conversational agents in distance education

Este artigo apresenta um estudo exploratório sobre o uso de Mundos Virtuais integrados com Agentes Conversacionais para promover o senso de presença do estudante, buscando a contribuir com o processo de aprendizagem na Educação a Distância. Este esforço se deu pois os Ambientes Virtuais de Aprendizagem tradicionalmente usados são majoritariamente textuais, e há uma carência de acompanhamento individualizado. Obteve-se relatos positivos de estudantes que utilizaram o ambiente, mas salientou-se algumas dificuldades inerentes ao uso de uma nova tecnologia instrucional, apontando para mudanças necessárias na forma como a abordagem deve ser conduzida.This paper presents an exploratory study about the use of Virtual Worlds integrated with Conversational Agents to promote the student’s sense of presence, in order to contribute with the learning process in Distance Education. This effort was made because the Virtual Learning Environments traditionally used are mostly textual, and there is a lack of individualized monitoring. It was obtained positive reports of students who accessed the environment, but it was highlighted some difficulties inherent in using a new instructional technology, pointing to necessary changes in the way the approach should be conducted

Estudo Exploratório sobre Mundos Virtuais e Agentes Conversacionais na Educação a Distância

Este artigo apresenta um estudo exploratório sobre o uso de Mundos Virtuais integrados com Agentes Conversacionais para promover o senso de presença do estudante, buscando a contribuir com o processo de aprendizagem na Educação a Distância. Este esforço se deu pois os Ambientes Virtuais de Aprendizagem tradicionalmente usados são majoritariamente textuais, e há uma carência de acompanhamento individualizado. Obteve-se relatos positivos de estudantes que utilizaram o ambiente, mas salientou-se algumas dificuldades inerentes ao uso de uma nova tecnologia instrucional, apontando para mudanças necessárias na forma como a abordagem deve ser conduzida