KASSIANO DOS SANTOS SOUSA
MODELOS ANALÓGICOS DE CONTROLE HOMEOSTÁTICO COMO
FERRAMENTA DIDÁTICA NO ENSINO DE FISIOLOGIA
UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA
CURSO DE LICENCIATURA EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
João Pessoa
MODELOS ANALÓGICOS DE CONTROLE HOMEOSTÁTICO COMO
FERRAMENTA DIDÁTICA NO ENSINO DE FISIOLOGIA
Trabalho - Monografia apresentada ao Curso de Ciências Biológicas (Trabalho Acadêmico de conclusão de Curso), como requisito parcial à obtenção do grau de Licenciado em Ciências Biológicas da Universidade Federal da Paraíba. Orientador(a): Paulo Fernando Guedes Pereira Montenegro
João Pessoa 2013
MODELOS ANALÓGICOS DE CONTROLE HOMEOSTÁTICO COMO
FERRAMENTA DIDÁTICA NO ENSINO DE FISIOLOGIA
Trabalho – Monografia apresentada ao Curso de Ciências Biológicas, como requisito parcial à obtenção do grau de Licenciado em Ciências Biológicas da Universidade Federal da Paraíba. .
Data: 25/04/2013
Resultado: Aprovado (9,3)
BANCA EXAMINADORA:
Prof. Me. Paulo Fernando Guedes Pereira Montenegro, Mestrado em Fisiologia, Universidade Federal da Paraíba/Campus I
Prof. Dr. Francisco José Pegado Abílio,o Doutor em Ciências, Universidade Federal da Paraíba/Campus I
Profª. Dra. Rachel Linka Beniz Gouveia, Doutora em Ciências Biomédicas, Universidade Federal da Paraíba/Campus I
Dedico o presente trabalho aos meus avós Eustáquio e Alzira que infelizmente não puderam ver, em corpo presente, mais esse passo em minha vida. Mas tenho certeza que de algum lugar, ainda que distante, eles estão felizes por isso.
Agradeço primeiramente a meus pais, pois sem eles nada disso seria possível. A meus irmãos que aguentaram todos esses anos ao meu lado, nos piores e melhores momentos. A todos os meus amigos, em especial a Souto Neto, Herta Ellen, Jéssica Dias e Emanuelle Galdino, sem eles eu certamente, não seria metade do que sou hoje. Obrigado por me ajudarem nos momentos difíceis, por rirmos nos momentos fáceis, pelas madrugadas de provas perdidas e pelas perdidas por diversão também. Pelas viagens pacíficas, pelas gratuitas e até pelas que houve discórdias. Se eu me arrependo de algo, é de não ter aproveitado mais esse tempo com vocês meus amigos. Certamente esse é só o início de nossa caminhada, mas uma certeza eu levo, VOCÊS sempre estarão presente em mim. Agradeço aos professores e amigos Viviane Falcão, Paulo Montenegro e Alexandre Palma, que tanto me ensinaram nessa caminhada. Obrigado pela paciência, pelos puxões de orelha e por todos os conselhos dados. Sem dúvida, grande parte do que aprendi devo a vocês.
O uso de Analogias é um tema bastante controverso na área educacional, que divide a opinião de vários autores a respeito de sua utilização. As analogias contribuam para o ensino ajudando a visualização de conceitos abstratos e contribuindo com elementos motivacionais às aulas. Podem apresentar um lado negativo como a geração de compreensões erradas. Esse estudo foi realizado com todos os alunos do curso de Ciências Biológicas que estavam cursando as Disciplinas Fisiologia Humana e Animal Comparada e Fisiologia Animal Comparada. Durante o semestre letivo 2012.2. Participaram da pesquisa 58 alunos, após terem estudado o tema “homeostase”. Foram apresentados em sala de aula dois modelos físicos que fazem analogias com sistemas homeostáticos, sendo um mais simples (modelo 1) e outro mais complexo (modelo 2). Ambos os modelos auxiliaram a aprendizagem e potencializaram as mesmas sobre o tema homeostase, representando boas analogias com sistemas biológicos de controle homeostático. O modelo simples apresenta uma maior facilidade de utilização em sala de aula sendo a preferência dos alunos em relação ao modelo mais complexo. A utilização desses modelos em sala de aula é viável, aproximando o aluno da teoria através da prática.
The use of analogies in education is a very controversial topic, dividing the opinion of several authors about their use. Analogies may help to understand abstract concepts and serve as motivational elements during physiology lectures, although may also contribute to misunderstandings for many of these topics. This study was conducted with 58 students of Biological Sciences Course attending the Disciplines Comparative Animal Physiology and Human and Comparative Animal Physiology during the second academic semester (2012.2), after they had studied the topic "homeostasis". Two physical models (a complex and a simple one) that make analogy with homeostatic systems were presented in the classroom. Both models contributed to enrich learning about the issue homeostasis, representing good analogies with biological systems of homeostatic control. The simpler model presented a greater ease of use in the classroom and students' preferences in relation to the more complex one. The use of these models in the classroom is feasible, approaching the theory through practice.
Figura 01: Modelo 1 – Modelo de representação do Sistema Homeostático construído com Garrafa Pet, Mangueira, Parafusos e Bola de Gude. ... Erro! Indicador não definido.
Figura 02: Modelo 2 – Modelo de representação do Sistema Homeostático construído com Termostato (como sistema regulador), Lâmpadas, Sensor de Temperatura e Mini Ventilador. ... Erro! Indicador não definido.
Gráfico 1 – Preferência entre dos alunos entre os modelos ... 27 Gráfico 2 – Entendimento dos alunos sobre um sistema controlado por um termostato ... 28 Gráfico 3 – Avaliação dos alunos sobre o entendimento de homeostase a partir dos modelos ... 29 Gráfico 4 – Avaliação dos alunos sobre a precisão dos modelos apresentados na analogia com o tema homeostase ... 30 Gráfico 5 – Avaliação dos alunos a respeito da viabilidade de utilização dos modelos apresentados 31 Gráfico 6 – Avaliação dos alunos a respeito da didaticidade dos modelos apresentados ... 32 Gráfico 7 – Opinião dos alunos a respeito do modelo 1 ... 34 Gráfico 8 – Opinião dos alunos a respeito do modelo 2 ... 34
1. INTRODUÇÃO ...10
2. MATERIAL E MÉTODOS ...14
2.1 MODELOS ... 15
2.1.1. Modelo 1 (modelo com garrafa pet) ... 15
2.1.2. Modelo 2 ( modelo com termostato) ... 17
2.2. ANÁLISES DE DADOS ... 19 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO ...20 3.1 QUESTÃO 1 ... 20 3.2 QUESTÃO 2 ... 21 3.3 QUESTÃO 3 ... 22 3.4 QUESTÃO 4 ... 23 3.5 QUESTÃO 5 ... 24 3.6 QUESTÃO 6 ... 25 3.7 QUESTÃO 7 ... 26 3.8 QUESTÃO 8 ... 27 3.9 QUESTÃO 9 ... 27 3.10 QUESTÃO 10 ... 28
3.11 ENTENDIMENTO SOBRE HOMEOSTASE... 29
3.12 PRECISÃO DOS MODELOS NA ANALOGIA COM O SISTEMA HOMEOSTÁTICO ... 30
3.13 VIABILIDADE DA UTILIZAÇÃO DOS MODELOS ANALÓGICOS... 31
3.14 DIDATICIDADE DOS MODELOS ANALÓGICOS ... 32
3.15 COMPARATIVO ENTRE OS MODELOS ANALÓGICOS APRESENTADOS ... 33
4 CONCLUSÕES ...35
REFERÊNCIAS ...36
1. INTRODUÇÃO
O uso de Analogias é um tema bastante controverso na área educacional, que divide a opinião de vários autores a respeito de sua utilização. Vários autores têm acentuado a importância das analogias como uma ferramenta valiosa no ensino e aprendizagem das ciências, especialmente de conceitos com um maior grau de dificuldade (DUARTE, 2005). Outros autores chamam a atenção para os problemas que existem quando se tenta tornar o conhecimento científico mais relevante e compreensível para uma grande parte dos alunos através da utilização de analogias (DUIT, 1991; GILBERT, 1989; OLIVA et al, 2001). Raviolo e Garritz (2007) afirmam que, embora as analogias contribuam para o ensino ajudando a visualização de conceitos abstratos e contribuindo com elementos motivacionais às aulas, podem apresentar seu lado negativo como também ser a geração de compreensões erradas: (1) a analogia nela mesma é assumida como o objeto de estudo; (2) a atribuição incorreta de atributos do análogo ao objetivo; (3) a retenção apenas de aspectos superficiais ou pitorescos; ou (4) a não abstração das correspondências entre os domínios.
Também existe uma grande variabilidade terminológica envolvendo o termo Analogia. A análise da literatura permite constatar a existência de uma grande variedade terminológica associada a analogia, mostrando alguma falta de acordo entre os diferentes investigadores, especialmente no que diz respeito ao termo utilizado para designar o conceito/fenômeno do domínio conhecido (DUARTE, 2005). Enquanto que a atribuição do termo alvo (target) para o domínio desconhecido tem uma grande aceitação entre diversos autores (por ex.: RUMELHART e NORMAN, 1981; COLLINS e BURSTEIN, 1989; PALMER, 1989; GENTNER, 1989; JOHNSON-LAIRD, 1989; DEJONG, 1989; DAGHER, 1995a; VOSNIADOU, 1989; VOSNIADOU, ORTONY, 1989; THAGARD, 1992), termos como objeto, problema, branco, meta, tópico, tema, também são referidos com o mesmo significado (DUARTE, 2005). O termo ligado ao domínio conhecido não parece ser tão consensual, aparecendo sob a designação de foro (PERELMAN, 1993), base ou fonte (source) (GENTNER, 1989; GONZÁLEZ LABRA, 1997; OLIVA et al, 2001), veículo (vehicle) (CURTIS e REIGELUTH, 1984; GONZÁLEZ LABRA, 1997; NAGEM et al, 2001),
análogo (DUIT, 1991; GLYNN, 1991; NEWTON, 2000; THIELE et al, 1995; TREAGUST et
De acordo com Duarte (2005), esta variedade não pressupõe divergência entre os autores sobre o significado atribuído aos termos. Ela explica:
Alvo, meta, tópico, tema: Refere-se ao conceito/fenômeno, total ou parcialmente desconhecido, que vai ser objeto de compreensão, descrição, ilustração, explicação ou previsão, através da analogia;
Análogo, fonte, base, veículo, foro: Diz respeito ao conceito/fenômeno conhecido através do qual ocorre a compreensão, descrição, ilustração, explicação ou previsão do alvo;
Domínio: Termo para designar a rede conceitual abrangente a que pertencem os conceitos alvo (meta, tópico, tema) e análogo (fonte, base, veículo).
O termo analogia é frequentemente utilizado com outros conceitos associados, como metáfora, modelo, símile e exemplo. Dagher e Cossman (1992) e Dagher (1995a), não fazem distinção entre os três primeiros, enquanto Vosniadou e Ortony (1989) referem à existência de duas variantes de analogia: uma relação no mesmo domínio (metáfora), e uma relação entre domínios (analogia). A metáfora compara implicitamente, acentuando aspectos ou qualidades que não coincidem nos dois domínios. Perelman (1993) não faz essa distinção, afirmando que a metáfora não é mais do que uma analogia condensada, obtida a partir da fusão do tema e do foro. Duit (1991), embora reconhecendo que a palavra modelo tem múltiplos significados, tornando difícil a sua definição, considera que analogia não deve ser confundida com modelo ou exemplo, onde o primeiro corresponde a uma representação de partes de estruturas do domínio alvo, e o segundo, por sua vez, não estabelece comparações entre traços semelhantes de dois conceitos. Sendo assim, Raviolo e Garritz (2007) defendem que o raciocínio analógico é uma atividade de comparação de estruturas e/ou funções entre dois domínios: um conhecido e um novo ou parcialmente novo de conhecimento. As analogias compreendem: (a) uma determinada questão desconhecida ou não familiar (objetivo, objeto); (b) uma questão conhecida (análogo, base, fonte) que é familiar para o sujeito que tenta aprender; e (c) um conjunto de relações que se estabelecem entre (a) e (b) ou uma série de processos de correspondência entre os componentes de ambos. Além disso, existem atributos não compartilhados que constituem as limitações da analogia.
Na área de educação em ciências, as analogias tiveram seu potencial didático apontado por diversas pesquisas, o que originou um conjunto considerável de investigações,
teóricas e empíricas, no que diz respeito à utilização de analogias na educação em ciências (ZAMBON et al, 2009; DUIT, 1991; DUARTE, 2005). A razão para isso consiste no fato de que as analogias podem ser consideradas recursos didáticos potencialmente úteis, pois auxiliam no entendimento de conceitos/fenômenos/assuntos pouco conhecidos mediante relações estabelecidas com conceitos/fenômenos/assuntos familiares ao aprendiz (ZAMBON et al, 2009).
Raviolo e Garritz (2007) afirmam que o análogo pode existir na mente da pessoa ou ser apresentado com essa intenção por outros como, por exemplo, por meio de um jogo, um experimento, uma história, um modelo, um dispositivo, etc.
Piquette e Heikkinnen (2005) encontram em boa parte de seus 52 acadêmicos entrevistados a ideia de que as analogias podem ser enfocadas sobre as quatro premissas da mudança conceitual de Posner et al, (1982): insatisfação, inteligibilidade, plausibilidade e proveito, pelo qual Piquette e Heikkinnen indicam que “o uso de analogias deveria ser considerado uma aproximação valiosa”. Foi a única solução apoiada na literatura que foi identificada como útil pelos professores participantes na sua investigação.
O homem moderno vê os acontecimentos naturais, como sendo estruturas organizadas. Para explicar essas estruturas ele recorre a modelos ou métodos (MANZATO, 2000). Seguindo essa premissa, a utilização de modelos didáticos na facilitação do entendimento de uma determinada analogia se torna algo natural e adequado. No entanto, não existe uma “receita de bolo” sobre a melhor forma de avaliar esses modelos, já que essa avaliação tanto pode ser qualitativa, quanto quantitativa.
Os métodos qualitativos e quantitativos não se excluem. Embora difiram quanto à forma e à ênfase, os métodos qualitativos trazem como contribuição ao trabalho de pesquisa uma mistura de procedimentos de cunho racional e intuitivo capazes de contribuir para melhor compreensão dos fenômenos (NEVES, 1996). Apesar de não poder ser mensurada estatisticamente. Sua aplicabilidade tem auxiliado tanto no apoio às pesquisas quantitativas, quanto como elemento informativo em si, como nos diz Manzato (2000). Pode-se distinguir o enfoque qualitativo do quantitativo, mas não seria correto afirmar quer guardam relação de oposição (POPE e MAYS, 1995). Uma pesquisa quantitativa não significa dizer que ela não possa ter indicadores qualitativos. Desde que o estudo permita, isso sempre é possível (MANZATO, 2000).
Gomes e Araújo (2004), afirmam que a pesquisa qualitativa está buscando seu espaço nas ciências sociais. Não como uma contraposição aos métodos quantitativos, mas sim como um complemento a estes. O intuito é de preencher as lacunas verificadas nas pesquisas quantitativas. A união dessas duas abordagens vem sendo colocada como a saída para os problemas encontrados quando do uso isolado de uma delas. Essa dicotomia positivista x interpretativo, quantitativo x qualitativo, parece estar cedendo lugar a um modelo alternativo de pesquisa, o chamado quanti-qualitativo, ou o inverso, quali-quantitativo, dependendo do enfoque do trabalho.
O objetivo deste trabalho é testar a eficiência de dois modelos didáticos na analogia com Sistema Homeostático, através de um questionário quanti-qualitativo.
2. MATERIAL E MÉTODOS
Esse estudo foi realizado com todos os alunos do curso de Ciências Biológicas que estavam cursando as Disciplinas Fisiologia Humana e Animal Comparada (Novo PPC) e Fisiologia Animal Comparada (Antigo PPC). Durante o semestre letivo 2012.2. Participaram da pesquisa 58 alunos, após terem estudado o tema “homeostase”.
Foram apresentados em sala de aula dois modelos físicos que fazem analogias com sistemas homeostáticos. As turmas foram divididas em dois grupos experimentais, Grupo A e Grupo B, e cada grupo foi inicialmente apresentado a um modelo. Após a explicação do seu funcionamento, cada um dos grupos foi apresentado ao outro modelo. Durante a apresentação, não foi feita nenhuma alusão à analogia dos modelos com os sistemas homeostáticos, permitindo que os alunos pudessem construir as correspondências entre o análogo (modelo apresentado) e o alvo (sistema biológico de controle homeostático). Em seguida, os alunos preencheram um questionário de avaliação sobre a utilidade dos modelos como ferramenta didática para compreensão do tema Homeostase (anexo 1).
Os questionários foram elaborados de forma a avaliar a perspectiva do aluno em relação ao modelo apresentado. Através deles tentou-se ter um foco não somente de uma perspectiva quantitativa, como também qualitativa. Segundo Parasuraman (1991), um questionário é tão somente um conjunto de questões, feito para gerar os dados necessários para se atingir os objetivos do projeto. Na elaboração do questionário foram utilizadas tanto questões abertas, como também de múltipla escolha e dicotômicas. Cada uma delas apresenta suas vantagens e suas desvantagens, muito bem elucidadas por Mattar (1994).
2.1 MODELOS
2.1.1. Modelo 1 (modelo com garrafa pet)
O modelo 1 foi construído utilizando-se os seguintes materiais: - 2 Garrafas Pet de 500 ml (1)
- 1 Mangueira de PVC transparente (2) - 2 Parafusos (3)
- 1 esfera de vidro (com diâmetro suficiente para se deslocar dentro da mangueira) (4)
As duas garrafas pet foram interligadas pela mangueira, restando cerca de 5 cm da mesma no interior de cada garrafa. A esfera de vidro foi colocada no interior da mangueira e os parafusos foram fixados nela, próximos as bocas das garrafas com função de impedir o deslocamento da esfera para o interior das garrafas, como visto na figura 01:
Para utilização do modelo, os parafusos estiveram inicialmente atarraxados de forma a impedir o deslocamento da esfera para o interior das garrafas. Os alunos posicionaram o modelo segurando cada garrafa com uma das mãos, mantendo a mangueira no plano vertical e o vértice da parábola formada pela mangueira para cima. Em seguida, movimentaram o sistema apenas no plano vertical, tentando posicionar a esfera no vértice da parábola. Quando o aluno conseguiu fazê-lo, o professor deu um leve toque no braço do aluno, fazendo com que a esfera se desloque do vértice.
Figura 01: Modelo 1 – Modelo de representação do Sistema Homeostático construído com Garrafa Pet (1), mangueira (2), parafusos (3) e esfera de vidro (4).
Em uma segunda etapa, repetiram-se os procedimentos citado acima, afrouxando-se, antes, os parafusos nas extremidades das mangueiras. Caso a esfera caia dentro da garrafa, os alunos tentaram fazer com que ela retorne ao interior da mangueira executando os mesmos movimentos descritos anteriormente.
O modelo representa um sistema de controle homeostático por retroalimentação negativa. A esfera representa o parâmetro que se quer regular, e a mangueira a escala de valores que esse parâmetro pode assumir. A faixa de variação normal do parâmetro (faixa de homeostase) é representada pelo espaço entre os parafusos. Através da movimentação do sistema, mostra-se que um dado parâmetro é mantido dentro da faixa de variação normal através de processos que visam corrigir pequenos desvios do set-point (o vértice da parábola). Dessa forma, o valor do set-point raramente é alcançado, embora os valores oscilem dentro da faixa de normalidade. Caso o aluno consiga posicionar a esfera no vértice da parábola, o professor deverá dar um leve toque no braço do aluno, fazendo com que a esfera se desloque do vértice. Essa perturbação pode servir como uma analogia às perturbações do meio sobre o organismo.
A retirada dos parafusos faz com que a esfera deslize para dentro de uma das garrafas, e a movimentação do sistema pode não ser suficiente para que a esfera (parâmetro) volte à sua faixa de normalidade. Pode-se utilizar esse momento para explicar que quando os valores do parâmetro fogem da faixa de regulação, o organismo não consegue mais manter a homeostase, pois o sistema não tem condições de compensar as alterações observadas.
2.1.2. Modelo 2 ( modelo com termostato)
O modelo 2 foi construído utilizando-se os seguintes materiais (figura 02)
- Termostato (controlador de temperatura) (1) - 2 lâmpadas incandescentes (12v/55w) (2) - 1 mini ventilador (3)
- 1 corpo metálico (4)
- Sensor de Temperatura (5) - Fiação elétrica
O sistema desenvolvido tem como base um controlador de temperatura eletrônico que funciona através de um circuito de retroalimentação (figura 02). O controlador está conectado a duas lâmpadas de 12v/55w e a um “cooler” que agem, respectivamente, como aquecedores e refrigeradores do corpo metálico, cuja temperatura é medida através de um sensor de temperatura. Além disso, uma segunda fonte externa de calor pode ser utilizada para simular um estresse térmico.
A utilização do modelo deve seguir as seguintes etapas: Inicialmente, definir, no controlador, um valor de temperatura (set-point) e faixa de variação em torno desse valor
Figura 02: Modelo 2 – Modelo de representação do sistema homeostático construído com termostato (1), lâmpadas (2), mini ventilador (3), corpo metálico (4) e sensor de temperatura (5).
(his). O valor escolhido foi próximo à temperatura ambiente, e a faixa de variação foi em torno de 2 ºC. Os alunos observaram como ocorre a oscilação da temperatura, indicada no
display do controlador, e a ativação da ventoinha (mini ventilador) e das lâmpadas durante
esse processo. O tempo gasto em cada ciclo de variação da temperatura (tempo para sair do limite inferior até o limite superior da faixa de variação, e para voltar deste ao limite inferior) deverá ser registrado.
Em seguida, foi modificada a faixa de variação em torno do set-point, aumentando-a de 2 para 4 ºC, quando foram repetidas as observações realizadas anteriormente. Logo após, deve-se retornar a faixa de variação para 2 ºC, e modificar o set-point, selecionando-se uma temperatura superior (3 a 4 ºC) à temperatura ambiente, repetindo as obselecionando-servações. Em uma última etapa, os valores de set-point e faixa de variação foram retornados àqueles definidos inicialmente e uma lâmpada incandescente de 40W foi ligada sobre o sensor.
No controlador são definidos o set-point e a faixa de variação de temperatura em que se pretende fazer o controle. O sensor de temperatura mede a temperatura do corpo metálico e mostra o seu valor no display em tempo real enquanto ele é resfriado ou aquecido até que alcance a temperatura determinada. Quando o limite superior da faixa de temperatura é alcançado, o controlador desliga as lâmpadas e liga a ventoinha. O corpo começa a ser resfriado até que alcance o limite inferior da faixa. O controlador, então, desliga a ventoinha e liga as lâmpadas. O ciclo continua até que se desligue o sistema. Esse processo pode ser utilizado como uma analogia do processo de regulação da temperatura corporal em endotermos, em que o controlador seria o hipotálamo, as lâmpadas, um sistema de produção de calor (musculatura esquelética ou sistema de produção de calor via mitocôndrias), a ventoinha, um sistema de resfriamento (sudorese ou ofego) e a fiação as vias nervosas aferentes e eferentes envolvidas.
É possível, ainda, mudar o set-point para fazer uma analogia com o mecanismo da febre e adicionar uma fonte externa de calor ao sistema para mostrar como ocorre a ativação dos sistemas endógenos de aquecimento e resfriamento durante uma sobrecarga de calor externo. Pode-se, ainda, comparar o funcionamento do sistema quando se utiliza diferentes faixas de variação, ou diferentes set-points com a mesma faixa de variação.
2.2. ANÁLISES DE DADOS
A análise estatística dos dados foi processada pelo software STATISTICA (STATSOFT, 2007) para Windows, versão 8.0, considerando-se um nível de significância de 5% (α=0,05). Foi feito o teste estatístico ANOVA para as questões 1, 2, 5 e 6 e o teste qui-quadrado foi aplicado para análise das questões 3, 4, 7, 8, 9 e 10. No entanto, não foi possível a utilização do mesmo uma vez que a distribuição das frequências observadas não permitiu a realização do teste, onde os resultados dos mesmos foram apenas descritivos;
Foi realizada análise bivariada para comparar as variáveis Modelo Apresentado (mod. 1 e 2), Ordem de Apresentação (ordem 1 e ordem 2), e a interação entre essas variáveis. Todos os dados dispostos são apresentados na forma de média ± desvio padrão.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Inicialmente foram comparadas as respostas para cada questão entre os dois modelos. Posteriormente verificou-se se a ordem de apresentação de cada modelo interferiu nas notas atribuídas a cada um. A ordem 1 representa uma sequência de apresentação iniciada pelo modelo 1, enquanto na ordem 2, a sequência é iniciada pelo modelo 2.
3.1 QUESTÃO 1
Na primeira pergunta do questionário, os alunos deveriam responder se os modelos (Modelo 1 e Modelo 2) pioraram, melhoraram ou não interferiram no seu entendimento sobre homeostase. Se houvesse melhora, eles deveriam atribuir valores em uma escala de 1 a 5, indicando o nível de melhora no entendimento desse assunto. Na ordem 1, os valores atribuídos aos modelos 1 e 2, foram de 3,67 (±1,25) e 4,19 (±0,98), respectivamente. Na ordem 2, as médias dos valores atribuídos aos modelos 1 e 2 foram respectivamente, 4,42 (±0,79) e 4,25 (±0,97).
Pode-se observar que ambos os modelos analógicos apresentaram resultados indicando melhora no entendimento sobre homeostase, independente da ordem em que foram apresentados.
3.2 QUESTÃO 2
A segunda pergunta do questionário pede que o aluno indique o grau de facilidade na utilização dos modelos como ferramenta didática no ensino de homeostase, utilizando os valores de uma escala que varia entre 1 e 5, onde 1 seria pouco fácil e 5 seria muito fácil, podendo assim oscilar entre esses. Os resultados mostram que ambos os modelos apresentam um grau de facilidade consideravelmente alta, independente da ordem em que foram apresentados, com valores que oscilam entre 2 a 5 para ambos os modelos. Para a ordem 1, o modelo 1 apresentou uma média de 4,39 (±0,83) e o modelo 2 apresentou 4,00 (±1,01). Na ordem 2, o modelo 1 apresentou uma média de 4,67 (± 0,49), e o modelo 2 de 4.00 (± 0,60). Analisados de forma comparativa, o modelo 1 se demonstrou uma ferramenta didática mais fácil de utilizar do que o modelo 2 (P=0,009).
Essa diferença pode ser explicada pela maior facilidade de se construir o modelo 1, os alunos atribuíram, em sua maioria, que o modelo por possuir matérias mais simples e que podem ser facilmente encontrados seria mais fácil de ser utilizados em sala de aula, justamente pela facilidade de se elaborar, mesmo não havendo uma relação direta entre esses dos fatores.
3.3 QUESTÃO 3
A terceira questão pergunta ao aluno se houve algum aspecto que ele não conseguiu entender nos modelos. Para o Modelo 1, 88% dos alunos afirmaram não haver aspectos que não conseguiram entender, enquanto 12% afirmaram haver questões que não esclarecidas. Entre essas questões, foram listadas a analogia representada pelos parafusos (qual mecanismos fisiológicos eles representam), pelo retorno da esfera de vidro para o interior da garrafa após o afrouxamento dos parafusos e a explicação do modelo em si. Para o Modelo 2, apenas 14% dos alunos afirmaram haver questões que não esclarecidas. Foram citadas questões como o não entendimento da influência de fatores externos (aquecimento com lâmpada incandescente) sobre a resposta dos sistema e que os equipamentos eletrônicos confundiam um pouco.
Em ambos os casos, uma maior atenção do professor e aluno durante a explicação do processo e um maior feedback do aluno em sala poderiam ter minimizado o não entendimento do modelo.
3.4 QUESTÃO 4
A quarta questão indaga ao aluno se ele acha viável a utilização dos modelos apresentados como ferramentas didáticas na sua prática como docente/pesquisador. A maioria (97%) dos alunos afirmam que o modelo 1 é viável, os outros 3% que não acharam o modelo viável não apresentaram nenhum motivo além de sua preferência pelo modelo 2. Para o modelo 2, 14% não acham viável a sua utilização como ferramenta didática. Entre os motivos apresentados para a não viabilidade, estão à complexidade no funcionamento do modelo e a maior dificuldade em conseguir os materiais para sua construção.
3.5 QUESTÃO 5
A quinta questão pede que o aluno indique a precisão da analogia entre os modelos apresentados e o sistema biológico de controle homeostático, utilizando os valores de uma escala que varia entre 1 e 5, onde 1 seria pouco preciso e 5 seria muito preciso. Observamos que ambos os modelos se mostram precisos quanto à sua finalidade, independente da ordem em que foram apresentados: para o modelo 1, registraram-se valores oscilando entre 2 a 5 e entre 3 e 5 para o Modelo 2. Na ordem 1, registrou-se uma média de 4,00 (± 0,89) para o modelo 1, e de 4,52 (± 0,66) para o modelo 2. Na ordem 2, o modelo 1 teve uma média de 4,50 (± 0,52), e o modelo 2 apresentou uma média de 4,42 (± 0,67).
Não houve diferença entre os modelos e nem na ordem de apresentação, o que indica que os modelos são igualmente precisos.
3.6 QUESTÃO 6
A sexta questão pede que o aluno atribua uma nota para os modelos como ferramenta didática sobre homeostase, utilizando os valores de uma escala que varia entre 1 e 5. Ambos os modelos obtiveram valores que oscilam entre 3 a 5. Na ordem 1, registrou-se uma média de 4,41 (± 0,75) para o modelo 1, e de 4,57 (± 0,62) para o modelo 2. Na ordem 2 o modelo 1 teve uma média de 4,67 (± 0,49), e o modelo 2 apresentou uma média de 4,67 (± 0,49).
Não houve diferença nas notas entre os modelos e entre as ordens de apresentação, corroborando o que foi registrado na questão anterior, que indica que ambos os modelos são precisos quanto a sua finalidade.
3.7 QUESTÃO 7
Na sétima questão foi perguntado aos alunos se eles haviam detectado algum problema nos modelos apresentados, sejam eles conceituais, estéticos, ou de outra natureza. Também foi pedido, caso eles identificassem algum problema, que apontassem soluções para melhorar os modelos. A maioria (93%) dos alunos não apontou problemas para o modelo 1. Dentre os que apontaram (7% restantes), os principais problemas apontados foram a falta de uma maior praticidade no uso do modelo e que o material usado era muito flexível. Para o modelo 2, 74% dos alunos acharam que o modelo não apresentava problemas, contra 26% que identificaram possíveis falhas nesse modelo. Entre os problemas apontados, mais uma vez foi citada a questão da praticidade do modelo em si, pela maior complexidade de construí-lo e explicá-lo, não o tornando tão viável. Além disso, também foi citado o fato de que o equipamento não ser tão dinâmico. Entre as sugestões, foram citados: tornar o equipamento mais esteticamente parecido com os órgãos aos quais eles fazem analogia e colocar nomes nos seus componentes para que o modelo se torne autoexplicativo. Para o modelo 1, pode-se resolver um dos problemas utilizando uma mangueira menos flexível, impedindo assim que os alunos a dobrem. Quanto à praticidade, talvez a utilização de uma plaquinha de metal no lugar dos parafusos facilite a sua utilização, pois demandaria menos tempo para retirar o bloqueio ao deslocamento da esfera para o interior das garrafas, dando assim uma maior agilidade ao processo. Para o modelo 2, muitos dos problemas apontados devem-se ao fato de o modelo estar em uma fase inicial de desenvolvimento, menos elaborada esteticamente. Talvez a adoção de legendas diferenciando as partes com cores variadas deixasse o modelo mais fácil de se entender. O modelo 2 é de fato mais trabalhoso de se construir que o modelo 1, possuindo materiais mais complicados de se encontrar.
3.8 QUESTÃO 8
Na oitava questão buscou-se saber se os alunos usariam e/ou recomendariam o uso desses modelos como recurso didático e o porquê dessa escolha. Todos os alunos responderam que usariam e/ou recomendariam o modelo 1, e entre as justificativas destacam-se a simplicidade do modelo e o fato de ser mais dinâmico. Já para o modelo 2, 5% dos alunos responderam que não usariam e/ou recomendariam esse modelo. Esses alunos justificaram suas respostas com base na maior complexidade do modelo, tornando-o menos viável, contrariamente aos 95% que o utilizariam justamente por ser mais complexo, passando assim uma informação mais detalhada.
3.9 QUESTÃO 9
Na nona questão, pergunta-se qual dos dois modelos chamou mais atenção como recurso didático e que justifiquem suas escolhas. Mais da metade (56%) dos alunos escolheram o modelo 1 e 44% o Modelo 2. Dentre os motivos para tais escolhas estão vários dos que já foram citados anteriormente, como uma maior simplicidade e dinamismo para o Modelo 1, e para o Modelo 2, novamente, o fato de ser mais complexo e elaborado permitiria uma melhor analogia com um Sistema Biológico.
Essa pequena diferença na escolha dos alunos pelos modelos reflete bem o observado nas questões anteriores, onde ambos os modelos são bem aceitos. No entanto, cada aluno tende a preferir um deles por uma das características já citadas.
3.10 QUESTÃO 10
Na décima questão, foi perguntado se os alunos já possuíam algum conhecimento sobre como funciona um sistema controlado por um termostato. Do total, 75% responderam que já possuíam algum conhecimento e 25% responderam que não.
Esse é um dado particularmente interessante, quando se pensa que a base de uma analogia é trazer um tema desconhecido e compará-lo a algo conhecido, para assim facilitar a compreensão sobre o fenômeno. A partir do momento que essa analogia é feita com algo também desconhecido, perde-se o motivo de fazer a analogia. Por isso é necessário que se faça uma breve explicação sobre o que seria um termostato antes da apresentação do modelo 2, já que nem todos tiveram contato com algo que tem como base a utilização de um sistema controlado por um termostato.
Gráfico 2 - Entendimento dos alunos sobre um sistema controlado por um termostato
Os gráficos abaixo são resultado do agrupamento das justificativas registradas por todos os alunos, nas respostas das questões 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9 e 10.
3.11 ENTENDIMENTO SOBRE HOMEOSTASE
O gráfico abaixo nos mostra as respostas dos alunos para justificar a melhoria do entendimento, a respeito do tema homeostase. Após a aplicação dos modelos didáticos em sala de aula. Observamos que grande parte dos alunos, mais de 50% das opiniões dos alunos que opinaram sobre o tema (88 comentários ao total), concluem justificaram que os modelos auxiliam (24 alunos, correspondendo a 27% do total) e/ou melhoram (24 alunos, correspondendo a 27% do total) o entendimento do assunto. A diferença entre auxílio e melhora é sutil; Auxílio foi considerado como uma melhora indireta, enquanto na melhora do entendimento, os alunos afirmaram que o modelo teve um impacto direto nessa aprendizagem. O ensino deve potencializar a aprendizagem. Outros 26 alunos (30% do total) afirmaram que os modelos demonstram experimentalmente a teoria, já estudada previamente em livros. Carvalho et al, (2004), afirmam que por meio da imaginação, o pensamento passa a aprender o desconhecido buscando uma explicação para os enigmas, tendo a curiosidade como fio condutor para as atividades, estabelecendo-se um jogo intelectual, destinado a transformar o desconhecido em conhecido. Outros 7 alunos (8% do total) escreveram que os modelos são fáceis de entender, 5 (6% do total) constataram que ambos prendem a atenção e 2 (2% do total) disseram que eles permitem uma maior discussão acerca do tema homeostase.
Gráfico 3 – Avaliação dos alunos sobre o entendimento de homeostase a partir dos modelos
3.12 PRECISÃO DOS MODELOS NA ANALOGIA COM O SISTEMA HOMEOSTÁTICO
Quanto a precisão desses modelos analógicos, 19 alunos (82% do total) afirmaram que ambos os modelos são precisos quanto à analogia ao sistema homeostásico. No total, 2 alunos (9% do total) concluiram que o modelo 1 é mais preciso, e 2 (9% do total) disseram que o modelo 2 é mais preciso. Esses valores indicam que, apesar das possíveis falhas na analogia, presentes em todos os modelos analógicos, os modelos representam bem o seu análogo, ajudando no entendimento do assunto.
Gráfico 4 – Avaliação dos alunos sobre a precisão dos modelos apresentados na analogia com o tema homeostase
3.13 VIABILIDADE DA UTILIZAÇÃO DOS MODELOS ANALÓGICOS
No que se refere a viabilidade, 13 alunos (38% do total) afirmam que ambos os modelos são viáveis, enquanto 9 deles (26% do total) afirmam que o modelo 2 não é tão viável. Talvez esses resultados sejam explicados pela complexidade de construção e utilização dos modelos: enquanto o modelo 1 pode ser facilmente construido com materiais recicláveis, o modelo 2 demanda um pouco mais de tempo e dificuldade. Apesar disso, 6 alunos (18% do total) concluiram que ambos são de fácil construção, 4 alunos (12% do total) afirmaram que o modelo 1 é mais eficiente justamente por ser simples de se fazer (relação custo/benefício) e 2 (6% do total) disseram que o modelo 2 é mais excitante, mesmo sendo mais caro.
Gráfico 5 – Avaliação dos alunos a respeito da viabilidade de utilização dos modelos apresentados
3.14 DIDATICIDADE DOS MODELOS ANALÓGICOS
Em se tratando dos aspectos didáticos, 7 alunos (32% do total) acharam ambos os modelos didáticos, além de práticos e baratos, enquanto 7 alunos (32% do total) acharam que o modelo 1 é mais didático. 4 alunos (18% do total) ainda acham o modelo 1 mais divertido, o que pode estar diretamente relacionado com a preferência de alguns alunos por esse modelo. 2 (9% do total) disseram que os modelos são necessários pra diminuir o grau de abstração sobre o tema (homeostase). Apenas 1 aluno (4,5% do total) afirmou que o modelo 1 é ótimo para se trabalhar em escolas (por ser mais simples de se construir) e 1 aluno (4,5% do total) afirmou que ambos são ótimos para se trabalhar na universidade.
Gráfico 6 – Avaliação dos alunos a respeito da didaticidade dos modelos apresentados
3.15 COMPARATIVO ENTRE OS MODELOS ANALÓGICOS APRESENTADOS
Os gráficos abaixo demonstram as diferentes opiniões dos alunos sobre os modelos didáticos. Observa-se que ambos os modelos auxiliam no entendimento do assunto, sendo que o modelo 1 é preferível por ser mais fácil de fazer, de acordo com 25 alunos (42% do total), de fácil entendimento (16 alunos - (27% do total)) e mais dinâmico (8 alunos - (14% do total)) que o modelo 2, tornando-o simples sem perder a informação (7 (12% do total)). Por ser fácil de fazer, os próprios alunos podem fazer seus modelos (2 (3% do total)) sendo interessante assim, também, para o ensino médio. 1 aluno (2% do total) ainda afirmou que o modelo 1 exemplifica melhor conceitos básicos. Já os que preferiram o modelo 2 afirmaram que essa maior complexidade do modelo resultou numa melhor visualização do sistema biológico (23 alunos - (92% do total)). 1 aluno (4% do total) achou esse modelo mais chamativo por ser eletrônico e também 1 aluno (4% do total) preferiu o modelo 2 justamente por não possuir uma participação tão efetiva do aluno no modelo, independendo das habilidades do mesmo para os resultados. Esses gráficos corroboram os resultados obtidos nas respostas quantitativas, onde foi encontrada uma sutil diferença entre os modelos no que se refere à facilidade de utilização em sala de aula. A maior facilidade de construção e a simplicidade dos materiais encontrados no Modelo 1 é o principal ponto dos que preferiram esse modelo, enquanto para o modelo 2, o principal motivo é justamente sua maior complexidade, tornando-o mais próximo assim da realidade.
Gráfico 7 – Opinião dos alunos a respeito do modelo 1
4 CONCLUSÕES
Ambos os modelos podem contribuir para a aprendizagem e potencializam as mesmas sobre o tema homeostase, representando boas analogias com sistemas biológicos de controle homeostático.
O modelo 1 apresenta uma maior facilidade de utilização em sala de aula.
A utilização desses modelos em sala de aula é viável, aproximando o aluno da teoria através da prática.
O modelo 1 possui uma sutil preferência dos alunos em relação ao modelo 2, provavelmente por de fácil construção e aplicação.
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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA DEPARTAMENTO DE SISTEMÁTICA E ECOLOGIA
FISIOLOGIA HUMANA E ANIMAL COMPARADA
AVALIAÇÃO DOS MODELOS DIDÁTICOS
HOMEOSTASE
Responda a questão 1 utilizando a escala abaixo como parâmetro:
1. Em relação ao entendimento sobre homeostase, o modelo apresentado:
Modelo da mangueira Modelo do termostato Piorou o entendimento sobre homeostase
Não piorou nem melhorou o entendimento sobre homeostase
Melhorou o entendimento sobre homeostase (indique um número na escala que
corresponda ao nível da melhoria) Justificativa para a sua resposta:
2. Em uma escala de 1 a 5, indique o grau de facilidade na utilização dos modelos como ferramenta didática no ensino de homeostase
Modelo da mangueira
Modelo do termostasto
1 2 3 4 5
Melhorou pouco Melhorou muito
1 2 3 4 5
Pouco fácil Muito fácil
1 2 3 4 5
Justificativa para a sua resposta:
3. Houve algum aspecto dos modelos que você não conseguiu entender? Caso haja, indique qual
Modelo da mangueira Modelo do termostato Não. Entendi tudo relacionado ao modelo
Sim. Houve algum aspecto que não consegui entender
Qual aspecto não conseguiu entender:
4. Você acha viável a utilização dos modelos apresentados como ferramentas didáticas na sua prática como docente/pesquisador?
Modelo da mangueira Modelo do termostato Não
Sim
Justificativa para a sua resposta:
5. Em uma escala de 1 a 5, indique a precisão da analogia entre os modelos apresentados e o sistema biológico de controle homeostático.
Modelo da mangueira
Modelo do termostato
Justificativa para a sua resposta:
1 2 3 4 5
Pouco preciso Muito preciso
1 2 3 4 5
6. Em uma escala de 1 a 5, que nota você daria para os modelos como ferramenta didática sobre homeostase?
Modelo da mangueira
Modelo do termostato
7. Você detectou algum problema (conceitual, estético, ou de outra natureza) nos modelos apresentados? Apresente, também, sugestões para melhorá-los.
Modelo da mangueira Modelo do termostato Problemas
Sugestões
8. Você usaria e/ou recomendaria o uso desse modelo como recurso didático? Por quê?
________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________
9. Qual dos dois modelos lhe chamou mais atenção como recurso didático? Por quê?
________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
10. Você já possuía algum conhecimento sobre como funciona um sistema controlado por um termostato? Isso interferiu no seu entendimento da analogia apresentada no modelo do termostato?
________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________