1. ULBRA/PPGECIM 2012/2013 A Teoria dos Modelos Mentais e a Aprendizagem da Fsica Quntica Aluno Ms. Marcos Reis IFRS, Campus Serto Orientador Prof. Dr. Renato dos Santos PPGECIMIX ENPEC guas de Lindia/SP BRASIL IX ENCONTRO NACIONAL DE PESQUISA EM EDUCAO EM CINCIAS

2. INTRODUO Entender tecnologias associadas aos fenmenos fsicos uma necessidade da sociedade contempornea (Fsica mdica); ... e em particular do professor de Fsica do sculo XXI; ... bem como dominar as Tecnologias da Informao utilizando-as no meio acadmico. constatado em relatos atravs de artigos, dissertaes e teses a dificuldades dos professores em tratar de temas mais recentes na descoberta cientfica humana, tais como a Fsica Quntica (REIS, 2013; PEREIRA e OSTERMANN, 2009). Este trabalho tem como objetivo buscar na Teoria dos Modelos Mentais de Johnson-Laird (1983) contribuies para o ensino da Mecnica Quntica (MQ). 3. INTRODUOEstudos evidenciam que a Teoria dos Modelos Mentais, a Teoria do Conhecimento Qualitativo (Fsica Qualitativa) adaptados as simulaes desenvolvidas em ambientes digitais proporcionam uma boa aprendizagem no ensino de Fsica Moderna. matematefsica Mecnica Quntica: uma abordagem quase conceitual - 40 vagas - 6 horas-aula- V EEEFis-RS. Prof. Dr. Carlos Eduardo Aguiar IF-UFRJ http://www.if.ufrj.br/~carlos/palestras/mecanicaQuantica/MecanicaQuantica _UFRGS_2013.pdfDIFICULDADECOMPLEXIDADE 4. [...] os conceitos qunticos tornamse difceis de serem rapidamente assimilados pelos alunos, convertendo, muitas vezes, a Mecnica Quntica nessa misteriosa, confusa disciplina que ningum realmente compreende, embora saibamos como usar (GellMann, 1981) (GRECA, 2000, p. 13). Busca-se um ensino que contemple o procedimento eficaz quanto s estratgias utilizadas e ao material didtico adequado,... 5. Neste trabalho... [...] o livro inova devido preocupao do autor em apresentar e discutir as vrias interpretaes da MQ, [...] encontramos discusses sobre uma variedade de fenmenos qunticos e [...] Os fenmenos so descritos e analisados de acordo com cada uma das interpretaes que ele discrimina: ondulatria, corpuscular, dualista realista e da complementaridade (MIZRAHI, 2005).Nota-se que Pessoa Jr. (2003) desenvolveu em seu livro Conceitos de Fsica Quntica uma metodologia que Forbus (1984), em suas pesquisas, considera como Fsica Qualitativa.Analisar a Teoria dos Modelos Mentais aos olhos do ensino da Mecnica Quntica;Considera-se um desafio imaginao e a criatividade dos professores; Inmeras tentativas de implementar modelos mentais no ensino de Fsica... so de eletricidade e eletromagnetismo. 6. Modelos Mentais ... [...] no existe uma definio consensual explicita do que seja um modelo mental. O conceito de modelo mental se disseminou a partir da publicao de dois livros, ambos com o ttulo "Mental Models", publicados em 1983 (BORGES, 1999, p. 85).Craik afirma que o ser humano raciocina com modelosJohnson-Laird (1983), inspirou-se no livro de Kenneth Craik (1943): A Natureza da Explicao Observa analogias dos mecanismos com engrenagens que representam o funcionamento do Sol e os planetas; A representao do funcionamento das mars com o invento de Kelvin, conhecido como Predictor (Mquina previso das mar de William Ferrel de 1881); A representao de fenmenos atravs de modelos cientficos desenvolvidos pela criatividade humana. 7. Modelos Mentais ... O processo do raciocnio simula modelos que somente existem na mente do indivduo, obtendo resultados semelhantes ao mundo real (fsico). Alguns dispositivos mecnicos do modelo consegue representar o processo fsico que se deseja prever (CRAIK, 1943). paralelo da realidade ou modelo de trabalhoO indivduo mentalmente simula e/ou faz previses, considerando vrias alternativas e optando pela melhor; Reage a situaes futuras inesperadas, mas previsveis; Associa eventos passados em beneficio do entendimento do presente e do futuro; Reage de modo seguro e mais competente s circunstancias que devem ser enfrentadas. 8. Modelos Mentais ... Uma explicao satisfatria (JOHNSON-LAIRD, 1983), seria quando uma explicao leva outro indivduo a compreender; Quando um procedimento torna-se eficaz; A teoria deve ser formulada como um procedimento eficaz - deve ser elaborada de modo lgico e seqencial, computvel. necessrio tornar a fsica quntica algo natural no pensamento do estudante; Romper com a barreira do formalismo matemtico;Utilizar-se de estratgias que venham a privilegiar a formao de conceitos em detrimento ao formalismo matemtico; ... este pode ser desenvolvido em um segundo momento, possivelmente em EAD. (matematefsica) 9. DIFICULDADEModelos Mentais ... [] o pensamento humano no regido por nmeros irracionais, mas por situaes com medidas qualitativas (maior, menor ou igual) (FORBUS, 1983). Considera-se o conhecimento anterior [...] Um modelo pr-existente e incompleto que esta associado memria (habilidades de recordar) e semntica do problema (JOHNSON-LAIRD, 1983).COMPLEXIDADEJohnson-Laird (1983) faz referencias a ... - Antecedentes; - Condicionais; - A opinio do individuo, (estoque de crenas).O professor, deve eliminar interpretaes tendenciosas, como reflexo das crenas e conhecimento geral dos alunos [] 10. Modelos Mentais ... Segundo Johnson-Laird (1983), temos dois tipos de inferncias: -Aquele que tem sido considerado e abordado segundo o rigor da lgica formal, algo racional e consciente, voluntrio e explicito;- As inferncias mais comuns e corriqueiras que ocorrem sem tomada de conscincia do individuo, mas que ele as realiza de modo satisfatrio, segundo um julgamento intuitivo e uma interpretao rpida do discurso, seriam implcitas.Parece que o formalismo matemtico seria um fim ltimo; aps ocorrer o entendimento e desenvolvimento de um modelo conceitual da fsica quntica seria prudente introduzir gradativamente algoritmos matemticos (formalismo) para a resoluo de problemas. Professor PROCEDIMENTO EFICAZ alunoENTENDIMENTO 11. Modelos Mentais ... O ser humano identifica um conjunto de palavras e frases quando so catico de uma sequncia de frases que tenha sentido; capaz de considerar, que um orador deixar muitas coisas no ditas subentendidas - com a certeza de que o ouvinte ser capaz de preench-las por padro (JOHNSON-LAIRD, 1983).Um conjunto numrico catico no faz sentido - pois nmeros sem significado, sem uma relao aos fenmenos fsicos facilmente tornam-se um conjunto catico aos olhos dos alunos.O professor de Fsica responsvel pelas informaes que os alunos recebem;Quando estas informaes no so elaboradas adequadamente ao contexto e a semntica utilizada, no condiz com os significados do tema Fsica Quntica; Predicados so vagos, incertos geram pensamentos dispersos;Conjunto de probabilidade grande, que possibilitam a construo de modelos mentais no vlidos e/ou incompletos. 12. Modelos Mentais ... Como afirma Johnson-Laird (1983), os modelos mentais se supem existir na cabea das pessoas, e sua constituio exata uma questo emprica. O que podemos entender do mundo depende de nossa capacidade conceitual sendo possvel descobrir restries sobre o que a mente pode conceber contendo coisas e substncias, suas propriedades, e as relaes entre eles. Assim, a natureza da mente e do seu sistema de percepo exercer um efeito decisivo sobre o mundo que percebemos. 13. Modelos Mentais ... Representaes internas, ou representaes mentais, so maneiras de representar internamente o mundo externo. As pessoas no captam o mundo exterior diretamente, elas constroem representaes mentais (quer dizer, internas) dele (MOREIRA, 1996) trs formas de representaes - representaes proposicionais, modelos mentais e imagens [...] As imagens so "sinais" do modelo. Ento, quando ns imaginamos um tringulo, fazemos um tringulo especfico equiltero, retngulo, etc (GRECA, 1998b). Quando consideramos o conhecimento anterior um modelo pr existente e incompleto associado a memria (habilidades de recordar) e a semntica do problema, proporcionam condies para inferncia (deduo). Percebe-se, ento, o quanto importante o conhecimento anterior, [...] 14. Modelos Mentais ... [...] suas experincias para dar condies necessrias ao desenvolvimento de premissas simples, arbitrarias, e verdadeiras dentro do contexto inicial e superficial. Estas inferncias auxiliares so parte de um esquema maior (JOHNSON-LAIRD, 1983, p. 35) que somente ser desenvolvido se superarmos o momento inicial da aprendizagem (REIS, 2013b). [...] cada modelo mental representa o que comum a um conjunto distinto de possibilidades [...] os modelos mentais so cone, ou seja, a sua estrutura tanto quanto possvel corresponde estrutura do que eles representam [...] os modelos mentais com base em descries representam o que verdade em detrimento do que falso (JOHNSON-LAIRD, 2013). Alguns anos atrs, o presente autor sondava 100 psiclogos ilustres com um simples pergunta: O que h de errado com a teoria de modelo? Crticos apontaram alguns fenmenos que o teoria parecia incapaz de explicar, mas eles tambm revelaram vrios equvocos sobre a teoria. (JOHNSON-LAIRD, 2013). Esta pesquisa citada em Modelos Mentais e Mudana Cognitiva, porm no comentada. 15. Consideraes Finais... A Teoria dos Modelos Mentais, segundo Johnson-Laird (1983) foi analisada como uma forma de pensar e no como uma ferramenta de anlise e avaliao de contedos ministrados em sala de aula como temos verificados nos diversos artigos disponveis na Web (revistas eletrnicas). Acredito que o professor que possui domnio do contedo da Mecnica Quntica mesmo nos mtodos tradicionais, priorizando o formalismo matemtico est apto a conhecer o pensamento da Teoria dos Modelos Mentais e implement-los no Ensino da Fsica Quntica Qualitativa.Esta proposta no um fim ultimo, mas uma introduo Fsica Moderna, nas disciplinas de Fsica Bsica. 16. Referencias CRAIK, Kenneth James Williams. The Nature of Explanation. Cambridge: Cambridge University Press, 1943. BORGES, Antonio Tarciso. Como Evoluem os Modelos Mentais. Ensaio Pesquisa em Educao em Cincias, Vol. 1, No 1, 1999. FORBUS, Kenneth D. Qualitative Process Theory. The Artificial Intelligence Laboratory, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, U.S.A. Artificial Intelligence 24, p. 85-168, 1984.JOHNSON-LAIRD, Philip N. Mental models. Cambridge, MA: Harvard University Press. 1983. GRECA, Ileana Mara; MOREIRA, Marco Antonio; PALMERO, M Luz Rodrguez. Modelos Mentales Y Modelos Conceptuales En La Enseanza & Aprendizaje de Las Ciencias. Revista Brasileira de Pesquisa em Educao em Cincias, Porto Alegre, v. 2, n. 3, p. 37-57, 2002.