De un modelo simple a la complejidad de un Sistema Dinámico: la transformación de estados físicos y la tormenta

Autores/as

  • Paulo Vitor Teodoro Universidade Federal de Uberlândia
  • Paulo Salles Universidade de Brasília
  • Ricardo Gauche Universidade de Brasília

DOI:

https://doi.org/10.56117/resbenq.2024.v5.e052407

Palabras clave:

Inteligencia Artificial, Modelado, Enseñanza-Aprendizaje, Enseñanza de Ciencias

Resumen

El presente estudio presenta los resultados de una investigación que buscó apropiarse de técnicas de Inteligencia Artificial (IA), a través del Razonamiento Cualitativo (RC), para representar funciones matemáticas sin el uso de números y con relaciones de causalidad explícitamente identificadas, con el fin de construir modelos cualitativos de simulación en la enseñanza de Ciencias y Química. Estudios previos demuestran el potencial del RC para abordar sistemas dinámicos mediante actividades que exploran, con el apoyo de modelos de simulación, el uso de razonamiento hipotético-deductivo para analizar conceptos complejos, y ampliar el abanico de materiales y actividades disponibles para los profesores. Para ello, adoptamos la plataforma de modelado DynaLearn (www.dynalearn.eu), un software de interfaz gráfica, con seis niveles de aprendizaje, denominados Learning Spaces (LS), gradualmente más complejos, que facilitan la construcción de modelos y la presentación de los resultados de las simulaciones. De esta manera, construimos un conjunto de tres modelos cualitativos capaces de describir la transición de los estados de agregación del agua, así como sus procesos involucrados. Iniciamos con un modelo simple para representar la transición de los estados físicos del agua. Aunque sin una explicación causal, el modelo señala puntos e intervalos, mostrando que una sustancia no cambia su estado de agregación sin comenzar y finalizar cada cambio de estado. Luego, ampliamos el escenario, incluyendo diferentes relaciones de causalidad y procesos. A continuación, contextualizamos los modelos a partir de la aplicación en un fenómeno natural que ocurre constantemente en Brasil: el caso de las tormentas. Los modelos presentados en este texto son herramientas potentes para ser utilizadas en la enseñanza de Ciencias y Química, proporcionando la principal explicación para la transición de los estados físicos, que rara vez se abordan en el aula: los intercambios de energía.

Biografía del autor/a

Paulo Vitor Teodoro, Universidade Federal de Uberlândia

Licenciado em Química e Mestre em Ensino de Ciências e Matemática pela Universidade Federal de Uberlândia. É Doutor em Educação em Ciências pela Universidade de Brasília (UnB). Atuou como professor de Ciências e Química em escolas públicas e particulares da Educação Básica, com experiência no Ensino Fundamental, no Ensino Médio e na Educação de Jovens e Adultos. Foi professor efetivo no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Goiano (IF Goiano), onde exerceu os cargos de Coordenador de Iniciação Científica e Tecnológica, Gerente de Pesquisa, Pós-Graduação e Inovação, Coordenador do Programa de Pós-Graduação (Lato Sensu) em Ensino de Ciências e Matemática e Coordenador Adjunto do Programa Novos Caminhos/MEC. Atualmente, é professor no Instituto de Ciências Exatas e Naturais do Pontal (ICENP) da UFU, onde integra o quadro de docentes permanentes do Programa de Mestrado em Ensino de Ciências e Matemática. Tem experiência na área de Educação, discutindo principalmente os seguintes temas: práticas pedagógicas na educação básica, tecnologias educacionais, didática, estágio supervisionado, ensino de ciências e educação ambiental.

Paulo Salles, Universidade de Brasília

Paulo Salles é graduado em Ciências Biológicas (Bacharelado em 1976; Licenciatura em 1982) e mestrado em Ecologia (1988), pela Universidade de Brasília (UnB). Em 1998, recebeu o grau de PhD em Ecologia pela Universidade de Edimburgo (Escócia). De 1989 a 1991, lecionou na Universidade Católica de Brasília; em 1991 ingressou no Instituto de Ciências Biológicas da UnB e, em 2014, aposentou-se como Professor Associado. Paulo Salles tem feito pesquisas em Ecologia, com foco em ecologia teórica, e no uso de técnicas de Inteligência Artificial (Raciocínio Qualitativo) na modelagem ecológica, em pesquisas científicas e na educação científica para estudantes de ensino superior e em educação continuada para professores de educação básica. Paulo Salles foi o co-Presidente brasileiro do comitê organizador (International Steering Committee - ISC) do 8º Fórum Mundial da Água, realizado em Brasília (2018). Foi membro do Colegiado de Governadores do Conselho Mundial da Água (World Water Council) e membro do Bureau (diretoria executiva) desse Colegiado (2019 - 2020). e, entre 2019 e 2022 foi membro do ISC do 9º Fórum Mundial da Água, realizado em Dakar, Senegal, 2022. Entre 2021 e 2022 atuou como consultor ambiental, prestando serviços para a empresa Nexos Ambientais Consultoria.

Ricardo Gauche, Universidade de Brasília

Professor Associado do Instituto de Química da Universidade de Brasília, bacharel e licenciado em Química pela Universidade de Brasília, possui Mestrado em Educação (Metodologia de Ensino de Química) pela Unicamp (1992) e Doutorado em Psicologia (Cultura e Desenvolvimento) pela Universidade de Brasília (2001), tendo, tanto na dissertação quanto na tese, o professor como sujeito da pesquisa. Tem experiência na área de Ensino de Química, com ênfase na formação de professores, atuando principalmente nos seguintes temas: formação inicial, formação continuada e autonomia do professor; autoestima; pesquisa colaborativa; materiais de ensino; currículos e programas; avaliação; processo ensino-aprendizagem; e inclusão.

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Publicado

2024-11-15

Número

Vol. 5 Núm. 01 (2024): Janeiro-Dezembro

Sección

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