Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40465
Título: Simulação em realidade virtual imersiva aplicada no ensino e aprendizagem da física moderna: dualidade onda-partícula/efeito fotoelétrico
Título(s) alternativo(s): Immersive virtual reality simulation applied to the teaching and learning of modern physics: wave-particle duality/photoelectric effect
Autor(es): Andrades, Richar Nicolás Durán
Orientador(es): Szmoski, Romeu Miqueias
Palavras-chave: Física - Estudo e ensino
Realidade virtual na educação
Mediação
Ensino
Aprendizagem
Physics - Study and teaching
Virtual reality in education
Mediation
Teaching
Learning
Data do documento: 9-Mar-2026
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: ANDRADES, Richar Nicolás Durán. Simulação em realidade virtual imersiva aplicada no ensino e aprendizagem da física moderna: dualidade onda-partícula/efeito fotoelétrico. 2026. Tese (Doutorado em Ensino de Ciência e Tecnologia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2026.
Resumo: A presente tese investiga o impacto da implementação de uma simulação em Realidade Virtual Imersiva (RVI) no processo de ensino e aprendizagem dos conceitos de Dualidade Onda-partícula e Efeito Fotoelétrico no contexto da Física Moderna. Ancorado na perspectiva construtivista de Vygotsky, o estudo explora como a RVI, atuando como instrumento de mediação Pedagógico-Tecnológica pode potencializar a Zona de Desenvolvimento Proximal (ZDP) dos estudantes e, assim, superar a abstração inerente a esses conceitos através da articulação entre teoria e experimentação. O percurso metodológico adotou uma abordagem mista, estruturada em três fases. A Fase I consistiu em revisões bibliográficas sistemáticas (Metodi Ordinatio e protocolo PRISMA 2020) para mapear o uso da RVI no ensino de Física. A Fase II envolveu o desenvolvimento de uma simulação em RVI, dos experimentos de Difração de Thomas Young e o Efeito Fotoelétrico de Philipp Lenard utilizando Blender e Unity. A Fase III, de aplicação e análise, incluiu a avaliação da simulação por professores especialistas em Física/Ensino de Física e estudantes de Engenharia Elétrica e Licenciatura em Física, por meio de questionários mistos e análise fenomenológica. Estudando as interações dos estudantes, coleta de dados sobre seu desempenho conceitual e análise de suas experiências dentro do ambiente imersivo. A discussão centra-se nos desafios e possibilidades do uso da RVI no contexto educacional, com ênfase na compreensão dos fenômenos discutidos na Física Moderna. Em particular, Investigou-se como a RVI pode ser analisada à luz da ZDP, possibilitando que os alunos avancem em sua aprendizagem por meio da interação com ambientes simulados, assistidos e guiados pelos professores. A RVI é analisada como um recurso que potencializa a visualização e compreensão desses fenômenos, ao facilitar a aprendizagem de conceitos complexos por meio da interação Pedagógico-Tecnológica. Com isso, este trabalho propõe e discute o modelo teórico denominado Mediação Pedagógico-Tecnológica do Conhecimento Específico (MPTCE), como um arcabouço para que professores compreendam e planejem didaticamente o uso de tecnologias imersivas, integrando intencionalidade pedagógica e recursos tecnológicos. O modelo MPTCE traz uma possibilidade de que o professor compreenda os processos que envolvem a utilização de uma ferramenta tecnológica que é abordada e pensada em cada componente teórico e desenvolvida com o objetivo de apresentar uma estratégia que facilite o planejamento didático para melhorar os processos de ensino-aprendizagem. Portanto, a pesquisa realizada oferece insights sobre a operacionalização da RVI como ferramenta de mediação pedagógica, demonstrando seu potencial para articular teoria e experimentação e, ao mesmo tempo, promover a ZDP na superação de níveis de abstração conceitual.
Abstract: This thesis investigates the impact of implementing an Immersive Virtual Reality (IVR) simulation on the teaching and learning of the concepts of wave-particle duality and the photoelectric effect in the context of Modern Physics. Grounded in Vygotsky’s constructivist perspective, the study examines how IVR, acting as a pedagogicaltechnological mediation tool, can enhance students’ Zone of Proximal Development (ZPD) and thereby help overcome the abstraction inherent to these concepts through the articulation of theory and experimentation. The methodological approach followed a mixed methodology, structured in three phases. Phase I consisted of systematic literature reviews (Methodi Ordinatio and the PRISMA 2020 protocol) to map the use of IVR in Physics education. Phase II involved the development of an IVR simulation of Thomas Young’s diffraction experiment and Philipp Lenard’s photoelectric effect experiment using Blender and Unity. Phase III, focused on implementation and analysis, included the evaluation of the simulation by expert Physics/Physics Education teachers and by students from Electrical Engineering and Physics Teacher Education programs, through mixed questionnaires and phenomenological analysis. This phase examined students’ interactions, collected data on their conceptual performance, and analyzed their experiences within the immersive environment. The discussion addresses the challenges and possibilities of using IVR in educational contexts, emphasizing the understanding of phenomena discussed in Modern Physics. In particular, the study investigated how IVR can be interpreted through the lens of the ZPD, enabling students to advance their learning through interaction with simulated environments, assisted and guided by teachers. IVR is analyzed as a resource that enhances visualization and understanding of these phenomena by facilitating the learning of complex concepts through pedagogical-technological interaction. Accordingly, this work proposes and discusses the theoretical model called Pedagogical-Technological Mediation of Specific Knowledge (MPTCE) as a framework to help teachers understand and didactically plan the use of immersive technologies by integrating pedagogical intentionality and technological resources. The MPTCE model offers a way for teachers to understand the processes involved in using a technological tool-conceptualized within each theoretical component-and was developed to provide a strategy that supports instructional planning to improve teaching-learning processes. Therefore, this research provides insights into the operationalization of IVR as a pedagogical mediation tool, demonstrating its potential to connect theory and experimentation while fostering the ZPD to overcome high levels of conceptual abstraction.
Descrição: Acompanha produção técnica: Manual técnico-didático sobre simulação RVI para o ensino da dualidade onda-partícula/efeito fotoelétrico
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40465
Aparece nas coleções:PG - Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciência e Tecnologia

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
realidadevirtualensinofisica.pdf6,41 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir
realidadevirtualensinofisica_produto.pdf2,75 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons Creative Commons