https://repositorio.ufba.br/handle/ri/44332| Tipo: | Tese |
| Título: | Ensino, aprendizagem e neurociência: investigando as relações da Memória de Trabalho e da Carga Cognitiva com a aprendizagem sobre eletricidade a partir de uma abordagem baseada em Metodologias Ativas |
| Título(s) alternativo(s): | Teaching, learning, and neuroscience: Investigating the relationships between Working Memory and Cognitive Load in learning about electricity through an approach based on Active Methodologies. Enseñanza, aprendizaje y neurociencia: Investigando las relaciones entre la Memoria de Trabajo y la Carga Cognitiva con el aprendizaje sobre electricidad a partir de un enfoque basado en Metodologías Activas. |
| Autor(es): | Souza, Ericarla de Jesus |
| Primeiro Orientador: | Amantes, Amanda |
| metadata.dc.contributor.referee1: | Coelho, Geide Rosa |
| metadata.dc.contributor.referee2: | Miranda, Jose Garcia Vivas |
| metadata.dc.contributor.referee3: | Siqueira, Rafael Moreira |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Valencia, Maria Fernanda Vasquez |
| metadata.dc.contributor.referee5: | Alves, Lynn Rosalina Gama |
| Resumo: | O trabalho investiga a interface entre neurociência e ensino de Ciências, examinando as relações entre a aprendizagem de conceitos científicos, Carga cognitiva e a Memória de Trabalho (MT) no contexto de uma Sequência Didática (SD) fundamentada em metodologias ativas. O estudo busca responder em que medida a capacidade de processamento da memória de trabalho associa-se às demandas cognitivas impostas por tarefas científicas e ao desempenho acadêmico. A pesquisa está estruturada sob o formato multipaper em sete capítulos, insere-se no campo do Ensino de Física e temo como foco o estudo da evolução do entendimento dos conceitos de corrente elétrica e circuitos elétricos, tendo o funcionamento do aparelho celular como eixo temático. A investigação adotou uma abordagem metodológica mista, tem caráter longitudinal e contou com a aplicação da Sequência Didática (SD) intitulada "Entendendo o celular: entre correntes e circuitos". A amostra foi composta por 88 estudantes de Licenciatura em Física de instituições federais do Nordeste. A fundamentação teórica se baseia na Teoria da Carga Cognitiva (TCCO) (Sweller, 1998) e na Teoria de Habilidades Dinâmicas (Fischer, 1980) para interpretação do desenvolvimento cognitivo em conjunto com a arquitetura funcional do cérebro. Os dados foram coletados em três etapas: (i) construção e validação da Sequência Didática e de um banco de itens sobre corrente e circuitos elétricos, (ii) aplicação da SD na forma de uma oficina interdisciplinar e do pré e pós teste, com suporte de materiais educacionais autorais (material do estudante, manual do professor e um site interativo); (iii) aplicação da tarefa Digit Span, visando à caracterização da memória de trabalho dos participantes. Para a análise quantitativa utilizamos softwares como R Studio, SPSS e Winsteps, contemplando a avaliação da aprendizagem, a modelagem dos dados da escala de carga cognitiva e a construção de perfis dos estudantes segundo características da memória de trabalho. De forma complementar, os registros do diário de bordo foram analisados qualitativamente, dando suporte à triangulação dos dados. Os resultados mostram que: i) houve aprendizagem em termos de aumento da complexidade do entendimento dos estudantes sobre os conteúdos abordados na sequência; ii) houve um aumento da carga intrínseca e da pertinente e uma diminuição da carga estranha ao longo de todo o processo de instrução; iii) determinados tipos de metodologia ativa otimizam a aprendizagem enquanto outros apresentam excesso de carga estranha, dificultando o processo; iv) os estudantes apresentam diferentes perfis de memória de trabalho; v) a memória de trabalho não está associada à construção de conhecimento científico levando-se em conta o tipo de abordagem empregada; vi) Há uma associação entre a aprendizagem e a carga pertinente e intrínseca das tarefas, mas o mesmo não ocorre em termos da carga estranha. Os achados do trabalho trazem apontamentos em relação a design instrucional e levantam hipóteses acerca dos tipos de função executiva associada à aprendizagem de conteúdos científicos: a capacidade em lidar com quantidade de informações não está associada necessariamente à aprendizagem nesse campo, mas outras variáveis como controle inibitório podem ser imprescindíveis. Ao integrar pressupostos da neurociência cognitiva ao ensino de Física, esta tese contribui tanto para o aprofundamento teórico sobre aprendizagem científica quanto para o aprimoramento metodológico do design instrucional e das estratégias de análise de dados em pesquisas educacionais. |
| Abstract: | This study investigates the relationship between working memory, cognitive load, and learning in scientific tasks addressing the topic of electricity. A total of 88 students from higher education institutions in Northeastern Brazil participated, with 60 taking part in individual working memory tests. The research employed a didactic sequence based on Active Methodologies, implemented over six lessons, with data collected on performance, working memory profile, and perceptions of intrinsic, extraneous, and germane cognitive load. The analysis involved association tests between variables such performance difference (as an indicator of learning), cognitive load measured by the PAAS scale, and performance profile assessed through a Digit Span task. Statistical analyses included ANOVA, Spearman’s correlation, and Linear Mixed Models, given the longitudinal nature of the study. The results indicated that working memory profile was not significantly associated with either performance or cognitive load, suggesting that temporary information retention capacity is not a determining factor for scientific learning in this context. In contrast, performance showed significant associations with all three dimensions of cognitive load, demonstrating that mental effort varies according to changes in cognitive repertoire resulting from learning, as well as differences in task complexity. Another finding revealed a trend of decreasing extraneous cognitive load as students progressed, while intrinsic and germane load increased, indicating a dynamic relationship between acquired knowledge and the perception of cognitive effort. These findings underscore the importance of pedagogical planning that takes cognitive architecture and Cognitive Load Theory principles into account, as well as the use of Active Methodologies to modulate perceived effort and foster effective learning. Evidence also suggests that learning may be associated with other variables not analyzed in this study, such as executive functions like inhibitory control and cognitive flexibility, since working memory appears unrelated to the learning process. |
| Palavras-chave: | Neurociência Carga cognitiva Memória de trabalho Ensino-aprendizagem Eletricidade Metodologias ativas Neurociência cognitiva Teoria da carga cognitiva |
| CNPq: | ENSINO DE CIÊNCIAS |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editora / Evento / Instituição: | UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA |
| Sigla da Instituição: | UFBA |
| metadata.dc.publisher.department: | Faculdade de Educação |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Ensino, Filosofia e História das Ciências (PPGEFHC) |
| Citação: | ABNT |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
| URI: | https://repositorio.ufba.br/handle/ri/44332 |
| Data do documento: | 30-Jan-2026 |
| Aparece nas coleções: | Tese (PPGEFHC) |
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| Tese_Ericarla.pdf | 7,25 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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