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Previous issue date: 2015-07-24 / Este estudo se insere no âmbito do ensino superior de química por meio do laboratório investigativo com o uso de projetos abertos de equipamentos para aquisição automática de dados. O estudo tem como objetivo projetar, construir e avaliar um instrumento de medida de temperatura com aquisição automática de dados utilizando um transdutor do tipo termistor e sua aplicação em atividades experimentais investigativas de físicoquímica. O estudo teve como objetivos o projeto, desenvolvimento e avaliação de um termômetro eletrônico com termistor para aquisição automática de dados de temperatura em tempo real, e o seu uso em atividades práticas experimentais. O projeto do termômetro eletrônico incluiu um transdutor de temperatura do tipo termistor, um circuito de condicionamento de sinal, a plataforma Arduino e uma planilha para o Excel que permite apresentar os dados numéricos e atualizar a representação gráfica em tempo real da temperatura em função do tempo. Os resultados obtidos indicam que o termômetro construído apresentou erro de medição de 0,07 oC na faixa de -10 oC a 100 oC. Esse instrumento foi utilizado como recurso para viabilizar o planejamento e implementação de práticas experimentais investigativas de físico-química experimental. As atividades envolveram a determinação de entalpia de reação de decomposição do peróxido de hidrogênio e o levantamento da curva de resfriamento do ácido esteárico (atividade de termometria). A organização da atividade experimental de termometria seguiu o modelo de argumentação de Lawson, e foi elaborado em três momentos: predição, experimentação e verificação. Nessa atividade, o momento da experimentação seguiu o modelo de laboratório aberto. Os objetivos de aprendizagem das atividades foram organizados em níveis de cognição de acordo com a Taxonomia de Bloom revisada de Objetivos Educacionais. A implementação ocorreu com uma turma de acadêmicos de Físico-Química Experimental I no 1o semestre de 2015, nos meses de março e abril, de uma universidade pública do interior do estado do Rio Grande do Sul. Os instrumentos de coleta de dados foram guias de atividades práticas experimentais utilizados pelos participantes durante a implementação das atividades, um teste de conhecimentos de múltipla escolha e um teste de motivação para aprender, aplicados antes e após a implementação, e as observações da professora pesquisadora. O teste de conhecimento foi analisado avaliando sua fidedignidade e índices de dificuldade e discriminação de cada item. Testes de hipóteses não-paramétricos de Wilcoxon pareado unilateral indicam uma melhoria no desempenho dos participantes no teste de conhecimento (valor-p=0,009) e no teste de motivação para aprender (valor-p=0,006). A análise das respostas dos participantes aos guias de atividades envolveu a categorização dos itens dos guias em níveis de cognição proposto por Zoller. Itens com nível LOCS de desenvolvimento cognitivo foi contemplado por grande parte dos participantes, enquanto o nível HOCS, relacionado ao desenvolvimento de hipóteses, não foi atingido por qualquer participante. O protótipo do termômetro eletrônico com aquisição de dados e as atividades experimentais de termometria e calorimetria constituem produtos educacionais resultantes do presente estudo, e poderão ser utilizados e/ou modificados para atender às necessidades do planejamento didático do professor. / This study falls within the scope of undergraduate chemistry teaching through inquirybased laboratory using open projects of automatic data acquisition systems. This work studied a thermistor-based temperature-measuring instrument with automatic data acquisition and applications in investigative experimental activities in physical chemistry. The study aimed to the design, development and evaluation of an electronic thermometer with thermistor for automatic acquisition of temperature data in real time and its use in experimental practice activities. The project of the electronic thermometer includes a thermistor type temperature transducer, a signal conditioning circuit, an Arduino platform and an Excel spreadsheet for real-time data representation of temperature versus time data. The results indicate that the thermometer built has a measurement uncertainty of 0,07 °C in the range of -10 °C to 100 °C. This instrument was used as a resource to facilitate the planning and implementation of investigative experimental practices of experimental physical chemistry. The activities involved the determination of enthalpy of decomposition of hydrogen peroxide and the cooling curve of stearic acid (thermometry activity). The organization of thermometry experimental activity followed the pattern of Lawson's argumentation, and was developed in three phases: prediction, experimentation and verification. The experimentation phase followed the open laboratory model. The learning objectives of the activities were organized in cognition levels in accordance with the Revised Bloom's Taxonomy of Educational Objectives. The implementation took place with a group of Experimental Physical Chemistry I students in the first semester of 2015, in March and April, at a public university in the state of Rio Grande do Sul. The data collection instruments were the guides for experimental practical activities used by the participants during the implementation of activities, a multiplechoice test of knowledge and a test for motivation to learn, applied before and after implementation, and the observations of teacher researcher. The knowledge test was analyzed evaluating their reliability and levels of difficulty and discrimination of each item. Non-parametric Wilcoxon signed-rank tests indicate an improvement in the performance of participants for knowledge test (p-value=0,009) and motivation to learn (pvalue = 0,006). The analyses of participants’ responses to activity guides were carried out categorizing items of the guides in cognitive levels proposed by Zoller. Items with cognitive development LOCS level was reached by most of the participants, while the HOCS level, related to the development of hypotheses, was not reached by any participant. The prototype of the electronic thermometer with data acquisition and the experimental activities of thermometry and calorimetry are educational products resulting from this study, and may be used and/or modified to meet the needs of the didactic planning of the chemistry teacher.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:10.1.0.46:riu/1259 |
| Date | 24 July 2015 |
| Creators | Hirdes, Adriane Röedel |
| Contributors | Guadagnini, Paulo Henrique |
| Publisher | Universidade Federal do Pampa |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UNIPAMPA, instname:Universidade Federal do Pampa, instacron:UNIPAMPA |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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