Modelagem e História da Ciência: uma abordagem pedagógica para a estrutura atômica no 9° Ano do Ensino Fundamental

The atomic structure is one of the most abstract and hardest concepts to teach and learn, and therefore this project had as an objective to apply and to evaluate didactic strategies based on modeling together with the paradigm assumptions of Thomas Kuhn, in a way so as to demonstrate that the models are partial representations, that do not have the need to contain all of the macroscopic properties of what they represent. The pedagogical approach was made during six classes, each of them lasting for fifty minutes, in the Ninth Grade of Elementary School of a private school in Brazil, and twenty-seven students participated in the research altogether. For data collection, some models created by the students were used in the Black Box experiment, as well as the models made by them so as to represent the atomic theories of Dalton, Thomson, Rutherford, and Bohr. By the end of the process of modeling, a questionnaire was used containing five questions. During the data analysis, the “Black Box” and the models created were evaluated accordingly to the guidance of the TWA model (Teaching with Analogies), and furthermore, the content analysis guidelines were used to evaluate the questionnaire. The students formulated several image representations for the first activity, which contributed so as to make the learning process similar to the developing process of science itself. Regarding the analysis of the models produced, the students were able to understand the limitations and coverage of the models in question. Faced with that, the pedagogical approach of modeling in a context related to the History of Science allowed the students to formulate understandings on the nature of the atomic structure, acknowledging the central role of each one of the models during the history of science.La estructura atómica es uno de los conceptos más abstractos y difíciles de enseñar y aprender, por esta razón en este trabajo nos proponemos a aplicar y evaluar una estrategia didáctica fundamentada en la modelación relacionada con los presupuestos de paradigmas de Thomas Kunh, de tal forma que podamos demostrar que los modelos son representaciones parciales, a los cuales no necesariamente se le atribuyen todas las propiedades macroscópicas. La perspectiva pedagógica fue desarrollada en el transcurso de seis clases con duración de 50 minutos cada una, en un curso de noveno grado de educación básica secundaria de un colegio particular del Brasil, en total participaron 27 estudiantes. Para la toma de datos, utilizamos los modelos producidos para el experimento de la caja negra, así como, los modelos producidos por los estudiantes para la teoría atómica de Dalton, Thomson, Rutherford y Bohr; al final del proceso de modelación aplicamos un cuestionario con cinco preguntas abiertas. Para analizar los datos, evaluamos inicialmente la “caja negra” y los modelos elaborados de acuerdo con las orientaciones del modelo TWA (Teaching With Analogies), además seguimos las orientaciones del análisis de contenido para evaluar el cuestionario. Los estudiantes elaboraron diversas representaciones pictóricas para la actividad I, que ofreció la oportunidad de establecer paralelos entre el proceso de aprendizaje de forma similar al proceso de desarrollo de la propia ciencia. En lo que corresponde al análisis de los modelos producidos, verificamos que los estudiantes comprendieron las limitaciones y potencia de los modelos. De esta forma la perspectiva pedagógica de modelación en un contexto de Historia de la Ciencia les permitió a los estudiantes la formulación de concepciones sobre la estructura atómica, reconociendo el papel fundamental de cada una de ellas a lo largo de la historia de la ciencia.A estrutura atômica é um dos conceitos mais abstratos e mais difíceis de ensinar e aprender, sendo assim o presente trabalho teve como objetivo aplicar e avaliar uma estratégia didática fundamentada em modelagem aliado aos pressupostos de paradigmas de Thomas Kunh, de forma a demostrar que os modelos são representações parciais, sem a necessidade de lhes atribuir todas as propriedades macroscópicas.  A abordagem pedagógica foi realizada no decorrer de seis aulas com duração de cinquenta minutos em uma turma do 9º Ano do ensino fundamental de um colégio particular do Brasil, ao todo participaram desta pesquisa 27 alunos. Para a coleta de dados, utilizou-se dos modelos produzidos para o experimento da caixa preta, assim como, os modelos produzidos pelos discentes para  a teoria atômica de Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr utilizou-se ao final do processo de modelagem um questionário contendo cinco questões dissertativas. No tratamento dos dados inicialmente avaliou-se a “Caixa Preta” e os modelos confeccionados de acordo com as orientações do modelo TWA (Teaching With Analogies), além disso seguiu-se as orientações da análise de conteúdo para avaliar o questionário. Os discentes elaboraram diversas representações pictóricas para a atividade 1, que propiciou estabelecer paralelos entre o processo de aprendizagem de forma semelhante ao proceso de desenvolvimento da própria ciência. No que tange a análise dos modelos produzidos verificou-se que os discentes compreenderam as limitações e abrangências dos modelos. Em relação ao questionário elaborou-se três categorias prévias que são respectivamente: 1- Abrangente, 2-Reducionista e 3- Concepções alternativas. Diante disso a abordagem pedagógica de modelagem em um contexto de história da ciência permitiu aos discentes a formulação de boas concepções sobre a estrutura atômica, reconhecendo o papel fundamental de cada uma delas ao longo da história da ciência