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Dissertações
Resumo
Diversas pesquisas da área de Ensino de Ciências evidenciam a importância do desenvolvimento, em sala de aula, de discussões sobre ciência, e não apenas a simples e usual apresentação dos resultados científicos. Nesta perspectiva, argumenta-se a potencialidade da abordagem didática de elementos da História e da Filosofia da Ciência (HFC) de maneira a promover reflexões profícuas sobre a Natureza da Ciência (NdC). Ademais, investigações do campo de História das Mulheres nas Ciências destacam a importância do desenvolvimento de narrativas históricas sobre trajetórias e contribuições de mulheres cientistas, de forma a ensejar uma educação científica mais plural e diversa. O objetivo geral desta dissertação consistiu em desenvolver um estudo histórico-epistemológico sobre a identificação e compreensão dos primeiros pulsares, evento científico protagonizado pela astrônoma Jocelyn Bell Burnell e propor uma Unidade de Ensino Potencialmente Significativa sobre a temática na perspectiva de formação de docentes em Física e em Astronomia. Os estudos desenvolvidos, com base em aspectos da Análise Documental, no formato de artigos, indicam a potencialidade da discussão da história da descoberta dos pulsares em reflexões de NdC, como a serendipidade na ciência e a importância da coletividade no processo de construção conceitual sobre um novo fenômeno, por meio de referenciais epistemológicos como os de Thomas Kuhn e Ludwik Fleck. Também, igualmente sugerem a possibilidade de discussão de elementos de Gênero e Ciências que se manifestam na trajetória de Jocelyn Bell Burnell, a exemplo do Efeito Matilda, com base em autoras como Margaret Rossiter e Londa Schiebinger. Por último, argumenta-se que a proposta de Unidade de Ensino Potencialmente Significativa (UEPS), fundamentada nos pressupostos educacionais da Teoria da Aprendizagem Significativa Crítica (TASC) de Marco Antônio Moreira, apresenta contribuições no sentido de proporcionar o desenvolvimento em sala de aula, de aspectos históricos sobre os pulsares, fomentando a discussão de elementos sobre a História da Astronomia e sobre a História de Mulheres Cientistas no processo de formação de professoras/es de Física.
Resumo
O presente trabalho contextualiza uma história em quadrinhos (HQ), no âmbito de um módulo de ensino, desenvolvida na perspectiva de explorar dois aspectos da natureza da ciência (ndc) por meio de pinturas. Para subsidiar tais discussões, embasadas no viés epistemológico de Norwood Hanson e de Paul Feyerabend, foram selecionadas as obras Newton (1795) de William Blake, A philosopher giving that lecture on the orrery (1766) e An experiment on a bird in the air pump (1768) de Joseph Wright, as quais apresentam potencial para a abordagem de questões relativas a não neutralidade na observação, bem como na construção do conhecimento, e ao papel do experimento no empreendimento científico. Para a criação da HQ, foram utilizados conceitos e técnicas apresentadas nas obras dos quadrinistas Will Eisner e Scott McCloud. De modo a guiar a organização e a apresentação do conteúdo-tema (enredo) da HQ, empregaram-se princípios básicos da teoria da aprendizagem significativa de David Ausubel. Objetivou-se, a partir de sua inserção em sala de aula, desencadear debates acerca das possibilidades de se pensar a ciência, bem como outros campos do saber, sob novos pontos de vista, além de fornecer subsídios para a ampliação de uma formação docente mais plural e criativa que trabalhe na contracorrente de qualquer divisar redutor, condicionado e esvaziado. Para tanto, elaborou-se um módulo de ensino, que procurou oportunizar as relações entre arte e história e filosofia da ciência (HFC), voltado a alunos de cursos que formam bacharéis e licenciados em física. O módulo comportou uma história em quadrinhos – constituída em duas partes (“As pinceladas anti-newtonianas de William Blake” [parte 1] e “Do encantamento ao horror científico: as pinceladas de Joseph Wright em The orrery e em The air pump” [parte 2]) – e textos a ela relacionados. No segundo semestre de 2017, ele foi implementado de modo definitivo em dois segmentos da disciplina Evolução dos Conceitos da Física do Departamento de Física da Universidade Federal de Santa Catarina. A coleta dos dados ocorreu por meio da transcrição das gravações em áudio e vídeo das aulas observadas, bem como pela produção escrita dos sujeitos da pesquisa. Para a análise, utilizou-se a teoria fundamentada construtivista de Kathy Charmaz. Os resultados mostraram que o módulo de ensino, em princípio, proporcionou aos alunos pensarem em uma prática pedagógica e científica mais diversificada e inventiva.
Resumo
A presente pesquisa contempla a elaboração, implementação e avaliação de duas Unidades de Ensino Potencialmente Significativas (UEPS) que utilizam certo período da História da Física para promover exemplificações explícitas da natureza da ciência. Buscou-se, com este estudo, investigar a potencialidade dessa proposta em favorecer indícios de aprendizagem significativa sobre o tema em questão. O projeto foi implementado em uma disciplina do curso de graduação em Física da Universidade Federal de Santa Catarina. Tal disciplina faz uma análise histórica e epistemológica dos desenvolvimentos conceituais das teorias físicas, desde os gregos até o século XX. Dentre os assuntos abordados estão os que se encontram nos livros “Força e movimento: de Thales a Galileu” (livro 1) e “Da física e da cosmologia da Descartes à gravitação newtoniana” (livro 2) (PEDUZZI, 2015a, 2015b). Esses dois livros, articulados a outras ações e materiais educativos, foram utilizados para promover a elaboração e implementação das duas UEPS, com o objetivo de verificar a potencialidade dessas unidades de ensino em favorecer indícios de aprendizagem significativa sobre a ndc. Na primeira UEPS, foi utilizado o conteúdo histórico do livro 1 para exemplificar três características da ndc: 1) as diversas influências a que o conhecimento científico é sujeito; 2) as resistências que novos corpos de conhecimento encontram ao tentarem se instituir; 3) a crítica à postura empírico-indutivista na construção do conhecimento. Já na segunda UEPS, o conteúdo do livro 2 foi empregado de modo a exemplificar outras três perspectivas da atividade científica: 4) a falácia de um método científico na construção do conhecimento; 5) a característica provisória do conhecimento e 6) a questão de que os corpos de conhecimento não deixam de fazer parte da ciência e, de sua história, ao perderem sua validade. Os dados oriundos da coleta foram analisados tendo por base a Teoria Fundamentada, na versão de Charmaz (2009), onde foram examinados os possíveis indícios de aprendizagem significativa de cada aluno. A pesquisa evidenciou que a História e Filosofia da Ciência é uma abordagem profícua para exemplificar, explicitamente, a natureza da ciência. Ademais, a análise das duas UEPS indicou que houve indícios de aprendizagem significativa, por efeito das implementações realizadas, em uma expressiva maioria dos estudantes.
Resumo
A experimentação é normalmente entendida, no ensino de ciências, como um meio para refutar ou corroborar uma teoria e todo o seu processo dinâmico foge a uma reflexão metodológica. Principalmente na física, uma ciência experimental, é natural que as relações entre hipótese e experimentação estejam intimamente ligadas ao processo de construção do conhecimento. Entretanto, como enfatiza a literatura, é essencial refletir sobre esses vínculos que passam, muitas vezes, despercebidos tanto no âmbito da própria ciência como no procedimento pedagógico. Desta forma, o objetivo geral desta pesquisa foi evidenciar a dinâmica entre hipótese e experimentação na construção do conhecimento científico. Para tanto se desenvolveu um módulo de ensino que discute o conceito de experimentação exploratória (STEINLE, 1997; 2002) e a relação entre o contexto da descoberta e o contexto da justificativa, a partir dos estudos de Stephen Gray e Charles Du Fay em um momento incipiente da história da eletricidade. O módulo é constituído por um texto, dois artigos, três trechos de vídeos, seminários e uma atividade experimental, realizada em sala de aula. No primeiro semestre de 2013, ele foi implementado em um dos segmentos de uma disciplina sobre História da Ciência da Universidade Federal de Santa Catarina. Os dados obtidos através de um questionário aberto, em termos gerais, mostraram que a proposta é eficaz, promovendo uma satisfatória articulação entre o conteúdo histórico e aspectos específicos da filosofia da ciência.
Resumo
Dadas as incoerências históricas diagnosticadas nos livros didáticos de química em relação ao conceito de átomo, buscou-se investigar o panorama atual das produções na área de história da ciência relacionadas ao ensino de química. Em seguida, foi realizado resgate histórico do conceito de átomo, desde a antiguidade até a descoberta do elétron. Como referencial epistemológico, utilizou-se Gaston Bachelard, na obra “Les Intuitions Atomistiques”. Uma vez delineados os caminhos metodológicos da pesquisa, desenvolveu-se um texto, que é objeto da pesquisa. A sua análise, por especialistas, é então apresentada, bem como as potencialidades do mesmo para o ensino de química.
Resumo
Neste trabalho, articula-se a história da física a aspectos da teoria da aprendizagem significativa. Investiga-se de que forma a diferenciação progressiva e a reconciliação integrativa podem contribuir para a organização do conhecimento de estudantes de graduação em física, em uma disciplina de cunho histórico-epistemológico. Procura-se, com o uso de mapas conceituais, favorecer essa organização, de modo a promover uma visão mais integradora dos conteúdos. Para tal, avaliou-se inicialmente, em nível teórico, o potencial dos mapas para representar conceitos físicos na perspectiva histórica. Sob o pressuposto da relevância da história da ciência para o ensino, estruturou-se um diagnóstico inicial da situação de presença ou ausência de disciplinas específicas sobre o tema, em cursos de física de Instituições de Ensino Superior. Após esse reconhecimento, apresentam-se três estudos realizados na disciplina “Evolução dos Conceitos da Física”, do curso de física da Universidade Federal de Santa Catarina, a partir dos quais se analisa propostas de trabalho com mapas conceituais, voltados para o caráter histórico-filosófico da ciência. Em dois desses estudos, utilizou-se um ambiente virtual de ensino e aprendizagem, concebido como uma ferramenta potencialmente significativa. Com a investigação, constatou-se que a construção dos mapas, por estudantes, não é tarefa fácil, exigindo instrução docente, através da qual os alunos possam ser devidamente introduzidos à técnica de mapeamento conceitual, podendo compreender os objetivos dessa técnica, reconhecer as características básicas de um mapa, etc. Notou-se que, ao lidar com a história, nomes de cientistas muitas vezes se mostram significativos para os estudantes. Apesar de não constituirem termos conceituais, os nomes subordinam diversas ideias, podendo ser encarados como termos superordenados. Já na estruturação de mapas globais pelos alunos, percebeu-se que, retratando a “evolução” histórica de conceitos físicos, a hierarquização prevalece nos ramos dos mapas, porém, de certa forma, a estrutura geral passa a ser guiada pela evolução temporal. Os dados obtidos com essa pesquisa permitem, de certa forma, ampliar o entendimento da diferenciação progressiva e da reconciliação integrativa, que passam a ser encaradas junto da dinamicidade dos fatos históricos.
Resumo
Estruturado em cinco artigos, precedidos de uma introdução, que justifica a forma da dissertação, este trabalho tem por objetivo investigar aportes epistemológicos sobre a gênese e desenvolvimento da radioatividade para uma disciplina sobre a história da física e para a formação de professores. No primeiro artigo (capítulo 1 da dissertação), discute-se sete visões distorcidas do trabalho científico e cinco características compartilhadas por algumas epistemologias pós-positivistas, nos termos de Gil-Pérez et al (2001), aprofundando-se concepções filosóficas subjacentes a cada uma delas. Argumenta-se que essas imagens estão presentes implícita e explicitamente nos livros e manuais didáticos, inclusive de nível superior. Eles são produtos de uma tradição de didatização descontextualizadora, o que é analisado por meio da Transposição Didática de Chevallard (1991). Por fim, propõe-se a utilização didática da História da Ciência para desconstruir cada uma dessas imagens deformadas da ciência e do trabalho científico, justificando que um ensino contextualizado pode preencher lacunas epistemológicas há muito tempo identificadas no ensino de ciências tradicional. O segundo artigo (capítulo 2 da dissertação) trata da gênese e dos primeiros anos da radioatividade, tendo como balizas as Conferências Nobel de Pierre e Marie Curie, associadas a outras obras de historiadores da ciência, biografias e trabalhos originais dos cientistas envolvidos. Neste material, vários contra-exemplos às sete imagens deformadas da ciência são constatados e explorados. No terceiro artigo (capítulo 3 da dissertação), aborda-se um período da radioatividade, que tem como foco os trabalhos de Ernest Rutherford, que se estendem desde a classificação das radiações até o modelo atômico nuclear, culminando na descoberta dos isótopos radioativos, por Frederick Soddy. Neste segmento, são utilizados originais de trabalhos clássicos para a reconstrução de sua história, que depois é analisada, permitindo a discussão das cinco características do trabalho científico compartilhadas pelas filosofias modernas da ciência. A partir do estudo histórico empreendido nos artigos 2 e 3, analisa-se, no quarto artigo (capítulo 4 da dissertação), de que forma a radioatividade é desenvolvida em um livro didático de estrutura da matéria, procurando-se evidenciar o que se ganha e o que se perde com uma abordagem descontextualizada desse assunto. No quinto artigo (capítulo 5 da dissertação), avalia-se a inserção de um módulo de ensino, cujos textos base são artigos 2, 3 e 4, na disciplina de Evolução dos Conceitos de Física, do Departamento de Física da Universidade Federal de Santa Catarina, no segundo semestre letivo de 2010, a partir de um exercício proposto aos alunos, de reconhecimento da transposição didática de um livro do ensino médio. Assim, discute-se o valor da história e da filosofia da ciência na formação desses alunos, que em grande probabilidade se tornarão, eles mesmos, professores.Dissertação submetida ao Programa de Pós-Graduação em Educação Científica e Tecnológica da Universidade Federal de Santa Catarina para a obtenção do Grau de Mestre em Educação Científica e Tecnológica.
Resumo
A partir da constatação de que os processos de obtenção de conhecimento científico são muitas vezes abordados de forma inadequada mesmo no ensino de ciências, este trabalho procurou discutir sobre a formação de professores de física e de futuros cientistas, sobretudo a contribuição da história e filosofia da ciência neste processo. Elaborou-se na seqüência um material educativo constituído por um texto e uma apresentação eletrônica que procuraram aproximar aspectos históricos e filosóficos da ciência ao ensino de física. O texto elaborado, A Cosmologia Moderna à Luz dos Elementos da Epistemologia de Lakatos, buscou reconstruir a história da cosmologia neste último século com um olhar dirigido às questões epistemológicas delineadas por Lakatos, objetivando-se uma estrutura didática que possibilitasse seu uso, discussão e avaliação junto aos alunos da disciplina de Evolução dos Conceitos da Física, do curso de Física da UFSC . Para orientar os objetivos com o material produzido, utilizou-se elementos da teoria educacional de Bob Gowin, particularmente as funções do material educativo delineadas nesta teoria. Procurou-se utilizar estas funções na discussão da unidade de ensino aplicada aos alunos participantes, tecendo-se um quadro positivo em relação à sua aceitação geral.
Resumo
Nas últimas décadas, muitas pesquisas em ensino de ciências evidenciam a existência de uma série de concepções problemáticas sobre o conhecimento e o fazer científicos. Essas concepções, na maioria das vezes, são fruto do desconhecimento quanto às características sociais, históricas e, principalmente, epistemológicas das ciências. Na maior parte dos casos, quando se menciona a formação científica, esse é um episódio desenvolvido durante a sociogênese do conhecimento e adotado como necessário pelos novos cientistas e pelos futuros professores de ciências. Ante essa problemática enfrentada pela formação científica, o presente trabalho tem por objetivo geral propor um conjunto de conteúdos e de temas, relacionados direta e indiretamente com o período de desenvolvimento da física newtoniana, a respeito da epistemologia, a fim de proporcionar uma possível contraposição às concepções problemáticas sobre a ciência. Para alcançar a finalidade proposta, apresentam-se inicialmente as categorizações encontradas na literatura sobre as concepções problemáticas acerca da ciência e do conhecimento científico, bem como se procede panoramicamente com o intuito de examinar o conceito de formação científica. Na seqüência, é apresentado o período de desenvolvimento da física newtoniana como um instrumento epistemológico e histórico para a contraposição àquelas concepções. O objetivo da apresentação anterior é contextualizar o período de desenvolvimento da física de Newton com os conceitos epistemológicos ligados direta ou indiretamente a ele, com o propósito de averiguar como tais conteúdos e conceitos podem contribuir para a contraposição entre essa estruturação histórico-epistemológica e as concepções problemáticas.
Resumo
Na presente pesquisa desenvolveu-se o texto ´A Epistemologia Histórica de Bachelard no Estudo da Evolução da Óptica: as controvérsias acerca da natureza da luz`, com o objetivo de ilustrar um diálogo entre a história e a filosofia da ciência em uma disciplina de evolução dos conceitos da física. Nesta perspectiva, o texto explorou uma articulação entre conceitos centrais da filosofia histórica de Gaston Bachelard e a história da óptica, centrada, fundamentalmente na obra “La actividad racionalista de la física contemporânea” (Bachelard, 1975) e na evolução da óptica apresentada no livro “Origens e evolução das idéias da física” (Rocha et al., 2002). Destacou-se nesta trajetória histórica as principais características da epistemologia bachelardiana, dando ênfase aos períodos de rupturas e descontinuidades; a constante retificação do erro, no sentido de que um conhecimento se dá contra outro; a superação dos obstáculos epistemológicos; ao novo conceito de verdade; a noção de recorrência histórica; as analogias no âmbito da ciência e do ensino; e a nova visão da física moderna, evidenciando a dialética racionalismo-empirismo e o valor do instrumental técnico no domínio quântico. A disciplina Evolução dos Conceitos da Física no curso de Física da UFSC configurou-se um espaço propício para implementar a proposta elaborada, tendo em vista contribuir para uma visão mais crítica da natureza e construção da ciência óptica na formação inicial de professores e de pesquisadores.A fim de investigar a receptividade, influências e contribuições do texto junto aos alunos da disciplina, no primeiro semestre de 2004, o texto foi avaliado sob a forma de um questionário, entrevistas e com base em observações livres realizadas pela pesquisadora em sala de aula. Os alunos mostraram-se bastante receptivos frente à proposta de um diálogo entre a filosofia bachelardiana e a história da óptica. A avaliação geral do texto sinalizou fortes indicativos da importância de uma abordagem epistemológica no estudo da evolução das idéias da física em geral, e da ciência óptica em particular. Observações críticas quanto à clareza dos conteúdos abordados, estruturação e encadeamento de idéias também se configuram parte do amplo espectro de contribuições dos alunos na perspectiva de implementar melhorias no texto, tendo em vista aprofundar e conferir maior clareza aos conteúdos abordados.
Resumo
É quase unânime, entre professores e pesquisadores, que a Física Moderna e Contemporânea deve fazer parte das aulas de Física do nível médio. Como o átomo de Bohr é um dos assuntos da Física Moderna ele começa a ser contemplado em alguns livros didáticos deste nível. Neste sentido, passa a ser objeto de interesse para a pesquisa em Ensino de Física. Tendo em vista que o livro didático ainda permanece sendo a principal fonte de consulta do professor, investigou-se como o modelo atômico de Bohr se apresenta (conteúdo e contexto histórico) em seis obras: cinco livros didáticos de Física e um projeto de ensino. Procurou-se analisar, entre outros aspectos, a possível disseminação da visão empirista-indutivista da ciência. Além disso, durante o desenvolvimento da pesquisa interagiu-se com autores visando esclarecer algumas dúvidas decorrentes da análise de suas respectivas obras, o que se mostrou bastante produtivo. Com o intuito de contribuir para o ensino do átomo de Bohr no nível médio, elaborou-se um texto sobre o tema, de acordo com o referencial lakatosiano. O material instrucional foi avaliado por uma amostra de professores de Física do Ensino Médio. Os resultados obtidos mostram que a maioria dos professores se posicionou favorável à abordagem do texto, à contextualização dada ao assunto; e ainda, defende que deve haver mudança nos conteúdos de Física apresentados no Ensino Médio, embora apontem algumas dificuldades para esta implementação.
Resumo
Os Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (PCNEM, 1999) propõem, entre outras coisas, que a área de Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias desenvolva no aluno competências e habilidades que lhe permitam obter uma visão crítica sobre a natureza da ciência e do conhecimento científico. Considerando-se que esta temática quase não é abordada na disciplina de Física, em particular, devido à pouca disponibilidade de material didático e, muitas vezes, também por dificuldades epistemológicas dos próprios professores, sugere-se neste estudo uma alternativa para levar à sala de aula essa discussão, apresentando um módulo didático centrado em aspectos históricos e filosóficos da Teoria da Relatividade Restrita. São descritas, inicialmente, as principais características da corrente empiristaindutivista de ciência. Enfatiza-se em seguida que, como forma de descrever o trabalho científico, esta é uma visão considerada inadequada pela filosofia da ciência contemporânea, argumentando-se sobre as suas limitações. Mostra-se também que o método científico encontra-se, ainda, difundido em livros de Física, Química e Biologia do Ensino Médio e de Ciências do Ensino Fundamental, sendo que a concepção empirista da ciência faz parte inclusive do ideal de ciência da maioria dos professores em exercício nestas áreas, é disseminada pelos meios de comunicação e está presente nas idéias espontâneas dos estudantes do Ensino Médio. Nesta direção, visando contribuir com estratégias para levar à sala de aula reflexões baseadas na filosofia da ciência contemporânea, estruturou-se um módulo didático composto de 15 horas-aula, de acordo com os três momentos pedagógicos de Angotti e Delizoicov (1992): problematização inicial, organização do conhecimento e aplicação do conhecimento. Baseada em uma abordagem histórico-filosófica da Teoria da Relatividade, esta proposta foi testada com 31 alunos de uma 4ª fase do Ensino Médio de uma escola pública do município de Xanxerê, no estado de Santa Catarina. Os resultados mostram uma grande receptividade dos alunos em relação às atividades desenvolvidas e indicam que houve mudança em certas concepções de ciência até então vigentes, o que fica evidente pelo aparecimento de uma visão mais crítica da ciência.
Resumo
O presente estudo utilizou a perspectiva educacional voltada à formação de cidadãos, defendida na proposta de Edgar Morin e no relatório da Unesco sobre educação para o século XXI. Para isso, discute-se a importância de uma nova prática escolar, preocupada em manter o estudante como centro das atividades na sala de aula. Particularmente no ensino de ciências, a perspectiva escolhida foi o CTS (Ciência, Tecnologia e Sociedade) cujos objetivos contém convergências importantes também com os Parâmetros Curriculares Nacionais, e a ACE (Aprendizagem Centrada em Eventos) que assim como os demais referenciais teóricos sugere a discussão contextualizada do conhecimento científico. Finalmente, foi desenvolvido, aplicado e avaliado um módulo de física moderna, voltado à sala de aula do ensino fundamental, no contexto histórico do Projeto Manhattan (1941-1945). Entre os conteúdos de ciência contemplados estão a fissão nuclear, a radiação, a pesquisa e o uso de armas químicas e biológicas e a energia a partir de uma situação problema propiciada pela técnica psicoterápica RPG – Roleplaying Game ou Jogo de Papéis.
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