Neste artigo, com o intuito de se trabalhar conceitos do ensino de atomística e periodicidade, aplicaram-se atividades que utilizavam recursos tecnológicos para smartphones, como aplicativos de simulação virtual e realidade aumentada. A pesquisa foi desenvolvida com alunos do terceiro ano do ensino médio de uma escola pública, localizada em Presidente Prudente – SP (Brasil). Adotou-se, como referencial, a teoria de modelos mentais de Johnson-Laird (1983), na qual modelos mentais são definidos como construções internas, que são análogas ao objeto ou fenômeno que está sendo representado. Desta forma, teve-se como objetivo analisar e, possivelmente, aprimorar os modelos mentais dos alunos sobre a concepção de elemento químico, bem como propriedades relacionadas às estruturas atômicas. Notou-se que, por meio das atividades realizadas, os alunos apresentaram melhorias significativas nos modelos mentais expressos sobre os conceitos trabalhados, visto que, inicialmente, a maioria apresentou ideias simplistas ou, até mesmo, equivocadas, porém, ao final do trabalho, surgiram modelos mentais mais sofisticados, ou seja, com elementos (tokens) mais próximos aos modelos científicos. Além disso, trabalhar com Tecnologias Digitais de Informação e Comunicação (TDIC) e jogos didáticos propiciou aulas mais dinâmicas, uma vez que os alunos trabalharam em grupos e participaram de forma ativa.

A pesquisa foi realizada em uma escola pública de Presidente Prudente, oeste do Estado de São Paulo. Em virtude da pandemia, o projeto foi aplicado de maneira remota. Visando compreender e promover melhorias nos modelos mentais dos alunos da 3ª série do Ensino Médio, trabalharam-se conteúdos de Química Orgânica por meio do aplicativo de smartphone ModelAr Organic Chemistry. Este permitiu visualizar e construir estruturas moleculares de diferentes moléculas orgânicas, através de representações tridimensionais. O uso dessas ferramentas foi bem recebido pelos estudantes, que podem ser agentes potencializadores para o processo de ensino-aprendizagem de Química Orgânica. Em relação aos conceitos teóricos, foi notada uma melhoria na aprendizagem do conteúdo inicial de hidrocarbonetos, alcanos, alcenos e alcinos. Foram encontradas dificuldades para nomear ou representar algumas moléculas orgânicas. As representações mais simples e lineares se mostraram corretas, mas quando se trabalhou com estruturas ramificadas e insaturadas, deixando-as mais complexas, as dificuldades apareceram. Na atividade com o aplicativo, os estudantes representaram de maneira adequada a maioria das moléculas orgânicas solicitadas. Assim, há evidências de que o uso desse aplicativo em uma proposta de ensino cognitivista possibilita o aluno a construir e a representar de maneira fácil seus modelos mentais sobre moléculas orgânicas.

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O tema de modelos atômicos é importante no ensino de Química e de Ciências, entretanto, muitos estudantes apresentam dificuldades, em relação à próprio conceito de modelo científico (MELO e LIMA NETO, 2013) e quanto à estrutura dos átomos (FRANÇA, MARCONDES e CARMO, 2009). O referencial teórico empregado no trabalho é a teoria de modelos mentais de Johnson-Laird (1983). Foram desenvolvidos modelos moleculares físicos com materiais alternativos e de baixo custo para ensinar o conceito de modelo atômico e conceitos relacionados, como modelo científico, geometria molecular e ligação química. Os modelos foram utilizados em aulas regulares de Química em uma parceria com uma escola estadual de Educação Básica do município de Presidente Prudente - SP. Foi observado um grande avanço nos modelos expressos pelos alunos, para todos os conceitos abordados. Portanto, o emprego de modelos moleculares alternativos permitiu a realização de atividades didáticas nas quais houve uma evolução nos modelos mentais dos alunos sobre o conceito de modelo atômico e outros relacionados. A metodologia também permitiu que fosse realizado o levantamento dos modelos mentais dos alunos, com a manipulação do modelo físico e também por meio dos instrumentos de coleta de dados, como questionários, desenhos e representação por meio do próprio modelo físico.