Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Artes, Programa de Pós-Graduação em Design, 2018. / Vivemos uma época de intensas transformações nas relações que estabelecemos com o nosso meio, lidando com enormes fluxos de informação que, em conjunto com uma sociedade cada vez mais baseada em tecnologia, promove o surgimento de novos espaços alternativos, intangíveis e imateriais. Captar essa nova realidade, sempre em constante mudança, tem se mostrado uma tarefa difícil, o que gera uma série de conflitos nos mais diversos campos da ação humana e a escola não é exceção. Desse modo, o presente trabalho se propõe a identificar e investigar os desafios que são colocados às relações de ensino-aprendizagem contemporâneas com foco no ensino de ciências e, em especial no de física, propondo uma estratégia de ensino-aprendizagem à luz de uma abordagem de design. Para isso, inicialmente, abordamos conceitos relativos à cibercultura e à complexidade, que consideramos o meio no qual nosso objeto de estudo está inserido. A partir deste contexto, discutimos possíveis causas que impedem a atualização da escola e os problemas que decorrem desse descompasso, para, em seguida, justificarmos o design, bem como alguns de seus campos, como área do conhecimento com potencial no sentido de atualizar o meio escolar de modo que este responda pelos anseios e mudanças que o mundo atual enseja. Em seguida, partimos para a concepção da estratégia de ensino-aprendizagem, utilizando enfoques inspirados na Análise Ergonômica do Trabalho (AET) e, principalmente naqueles inerentes aos processos de design, estabelecendo, por meio de trabalho colaborativo, uma imersão no contexto escolar no intuito de apreender as relações existentes ali para, de forma empática e contextual, a partir de processos divergentes e convergentes de pensamento, propor uma série de requisitos e atributos para o desenvolvimento da estratégia. No processo de geração de alternativas, buscamos por soluções viáveis, criativas e aderentes ao contexto, que coloquem o estudante no centro do processo de ensino. Ao término da fase de geração, implementamos a estratégia de ensino-aprendizagem no contexto escolar e analisamos seus resultados com o intuito de avaliar seu impacto em sala de aula, no professor e nos estudantes. Concluímos que soluções particulares possuem grande potencial de impactar positivamente ambientes de aprendizagem específicos. No entanto, os processos de concepção dessas soluções podem ser portados para outras realidades, sendo possível que se estabeleça metodologias de desenvolvimento de algum modo similares, mas que gerem produtos diferenciados, adaptados para cada situação particular. / We are living in a time of intense transformation in the relations we establish with our environment, dealing with enormous flows of information that, together with a society increasingly based on technology, promote the emergence of new alternative spaces, intangible and immaterial. Capturing this new, ever-changing reality has proved to be a difficult task, which creates a series of conflicts in the most diverse fields of human action, and school is no exception. Thus, the present work aims to identify and investigate the challenges that are posed to contemporary teaching-learning relations with a focus on science teaching, and especially on physics, proposing a teaching-learning strategy in the light of an approach of design. For this, initially, we approach concepts related to cyberculture and complexity, which we consider the medium in which our object of study is inserted. From this context, we discuss possible causes that impede the updating of the school and the problems that result from this mismatch, and then justify the design, as well as some of its fields, as an area of knowledge with the potential to update the school environment so that it responds by the yearnings and changes that the present world brings. Then, we set out to design the teaching-learning strategy, using approaches inspired by the Ergonomic Work Analysis (EWA) and, especially those inherent in the design processes, establishing, through collaborative work, immersion in the school context in order to apprehending the existing relationships there to empathically and contextually, from divergent and convergent thought processes, to propose a series of requirements and attributes for the development of the strategy. In the process of generating alternatives, we seek viable, creative and context-based solutions that place the student at the center of the teaching process. At the end of the generation phase, we implemented the teachinglearning strategy in the school context and analyzed its results in order to evaluate its impact in the classroom, the teacher and the students. We conclude that private solutions have great potential to positively impact specific learning environments. However, the design processes of these solutions can be ported to other realities, and it is possible to establish development methodologies that are similar in some way, but that generate differentiated products adapted to each particular situation.

Neste trabalho, propõe-se o estudo da temática da Energia e de suas aplicações de forma que os alunos se apropriem do conhecimento científico relacionando-o com o seu dia a dia. O objetivo deste projeto foi realizar uma experiência docente buscando ensinar a Física de modo contextualizado, de forma que esta se torne significativa e atraente para que os alunos se sintam instigados a vincular sua realidade e o seu cotidiano com a teoria que eles aprendem em sala de aula. Seguindo a proposta de Paulo Freire (1996, 2004), no planejamento e desenvolvimento do programa de ensino deste trabalho, fez-se uso da educação dialógica e dos temas geradores. A partir do tema gerador Energia, os conteúdos previstos para serem abordados foram subdivididos em três módulos: Módulo I - Energia Elétrica, Módulo II - Energia Solar e Módulo III - Energia Eólica. Cada um desses módulos foi estruturado seguindo a proposta dos três momentos pedagógicos de Delizoicov e Angotti (1992): problematização inicial, organização do conhecimento e generalização do conhecimento. Os módulos são interrelacionados e neles constam: definição, formas de obtenção, vantagens e desvantagens, atividades experimentais, bem como aplicações atuais dessas formas de energia. Por meio da utilização de instrumentos de levantamento de dados verificou-se que os alunos apresentaram-se motivados, estimulados e desafiados durante a realização desta experimentação didática, principalmente por terem se tornado agentes transformadores e críticos do saber por eles produzido. Também, mostraram-se satisfeitos ao perceber que a sistematização do conhecimento gerado na escola ia ao encontro do que cada um vivia cotidianamente. / This paper proposes to study the issue of Energy and its applications so that students get acquainted of scientific knowledge and can relate it to their daily lives. The main purpose of this project was to perform a didactic teaching experience aiming to teach Physics in a contextualized way, so that it becomes enough meaningful and attractive that students feel encouraged to link their reality and their daily lives with the theory they learn in classroom. According to the proposal of Paulo Freire (1996 - 2004) in the planning and development of the teaching experiment, the dialogical education and generating themes was the base of this work. After the theme generator Energy being set, the discussed topics were divided into three modules: Module I - Electricity, Part II - Solar Energy and Module III - Wind Energy. Each of these modules was structured following the proposal of the three pedagogical moments of Delizoicov and Angotti (1992): initial questioning, knowledge organization and generalization of knowledge. The modules are interrelated and they include: the definition, forms of production, the advantages and disadvantages, experiments, and the current applications of these forms of energy. By the use of information survey instruments, it was checked that students showed up motivated, encouraged and challenged during the course of this trial teaching, mainly because they have become agents of change and critical knowledge produced by them. Also, they were satisfied to see that the systematization of knowledge generated in the school was in line with what each one lived daily.

Orientador : Lizete Maria Orquiza de Carvalho / Banca: Maria Inês Nobre Ota / Banca: Renato Eugênio da Silva Diniz / Resumo: Buscando captar a perspectiva do professor do ensino médio, nesta pesquisa, articulamos uma reflexão sobre uma série de termos, empregados nos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN), que tinham com "ponto arquimediano' os conceitos de competências e habilidades. Explorando nossa condição dupla, de pesquisadora e professora do ensino médio, procuramos 'alinhavar' estes termos, de duas maneiras: lançando-nos, juntamente com alunos da terceira série, numa pesquisa participativa, em sala de aula; e estudando a literatura da área de educação científica relacionada. Assim, através de uma reflexão de mão dupla, por um lado, analisamos, à luz dos textos dos PCN, a prática de sala de aula, tanto nossa como de nossos alunos, enquanto tentávamos implementar uma série de projetos apoiados na construção de maquetes que utilizavam circuitos elétricos e, por outro, refletimos sobre o texto dos PCN, à luz de nossa prática e da literatura afim. Nossa análise aponta para a falta de sentido da meta tácita, colocada para os professores pelos textos governamentais de implementar uma lista pré-estabelecida de competências e habilidades. Para que o professor possa mobilizar investimentos pessoais, na promoção do trabalho coletivo e individual dos estudantes, a busca de inserção do estudante nos projetos de sala de aula deve ser vista de forma contextualizada, livre das amarras e pré-condicionamentos representados pela busca do professor por competências e habilidades do aluno. / Abstract: By searching for a high-school-teacher perspective, in this research, we reflect on a set of terms, extracted from Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN). These terms have the concepts of competency and ability as an organizing point. By exploiting our double condition, as researcher and high school teacher, we tried to 'interweave' those terms, in two ways: by launch, with our high school students, into a participative research, in the classroom; and studying scientific education literature. Therefore, through a two-way investigation, on the one hand, we looked for analyzing, in the light of PCN, teacher and students practice, in the classroom, while they implemented a set of project based on eletric circuit model, and, on the another hand, wereflected on PCN texts, in the light of our practice and of the literature. According to our analysis, there is lack of sense in the implied goal, presented to the teachers by governmental texts, of implementing a prearranged list of competencies and abilities. In order to make it possible for the teacher to mobilize personal investments, for nurturing collective and individual students work, the teacher attempt to involve students in classroom projects should be seen in a contextualized way, free from the knots and preconditions represented by teacher searching for students' competencies and abilities. / Mestre

Este trabalho apresenta a implementação da proposta, e os resultados obtidos com sua aplicação em sala de aula, de um curso introdutório à teoria da Relatividade Especial para alunos de ensino médio. Essa proposta tem como marco teórico a teoria cognitiva de Piaget. O curso desenvolvido faz uso sistemático de recursos computacionais, com destaque para animações originais desenvolvidas em Flash, para promover o aprendizado significativo de conceitos básicos da Relatividade Especial, bem como para a dedução de relações matemáticas fundamentais que são decorrência lógica dos postulados de Einstein. Como o assunto não é ensinado na escola onde a proposta foi aplicada e a maioria dos programas de provas de vestibular não inclui a teoria da Relatividade Especial, o curso foi oferecido na modalidade extraclasse. A proposta contempla as recomendações dos Parâmetros Curriculares Nacionais, no sentido de uma progressiva inserção da Física do século XX no ensino médio. Na expectativa real de que, em futuro próximo, a Relatividade Especial passe a constar da maioria dos programas de concursos de vestibular de Física, o curso poderá ser de grande valia para professores de ensino médio que queiram abordar o assunto em suas aulas regulares, em escolas que disponham de recursos de informática.

Este trabalho relata a utilização de trechos de filmes produzidos pela indústria cinematográfica como elemento motivador de alunos do Ensino Médio, no estudo de um tema específico de Física. O tema Fluidos foi abordado com a utilização de trechos dos filmes Pearl Harbor, K-19: the Widowmaker e Turbulence, além do desenho animado Você já foi à Bahia?. Os clipes foram exibidos em cinco momentos diferentes e, a partir de cada um desses momentos, foi trabalhado um bloco de conteúdos abrangendo todo um curso de Fluidos. A proposta foi aplicada em duas turmas da Escola de Ensino Médio Almirante Lamego em Laguna, SC, uma cidade litorânea. Foi explorado o estudo das embarcações e, também, incluído o estudo da fluidodinâmica, em geral não tratada no Nível Médio. O trabalho foi embasado pela teoria de desenvolvimento humano histórico-cultural de Vygotsky, e pelas teorias de aprendizagem significativa de Ausubel e de Novak. Entrevistas e depoimentos realizados com os alunos, além de observações diárias, revelaram que eles ficaram mais motivados e envolvidos nas aulas, passando a perceber a Física como ligada a situações da sua realidade, além de passarem a adotar, como espectadores, uma atitude mais crítica em relação aos filmes. Como produto da aplicação da proposta, resultou a edição de um CD, acompanhado de um texto (manual) colocando sucintamente algumas sugestões para seu uso em sala de aula, visando à utilização do material por outros professores de Física do Ensino Médio.

Neste trabalho, implementamos o uso de Tecnologias de Informação e Comunicação no ensino de Física em nível médio a fim de ampliar e estimular a aprendizagem dos alunos. Construímos um sítio sobre Gravitação e Temas Afins, repleto de informações, ilustrações e principalmente animações interativas tipo applets. Utilizamos como suporte do curso, para infra-estrutura virtual de comunicação, a plataforma de ensino a distância - TelEduc, onde exploramos ferramentas que estimularam a comunicação entre os professores e os alunos, e possibilitaram o depositório dos resultados das atividades realizadas. O sítio e o curso criado no TelEduc disponibilizamos em um servidor no Instituto de Física da UFRGS. Implementamos esta experiência didática em duas turmas da primeira série do ensino médio do Colégio Salesiano Dom Bosco na cidade de Porto Alegre, RS, no mês de novembro de 2003. Os referenciais teóricos que adotamos foram a teoria de aprendizagem significativa de Ausubel, a teoria de educação de Novak e o modelo de ensino-aprendizagem de Gowin, especificamente no que se refere à motivação dos alunos. Nossa avaliação indica que conseguimos propiciar uma extensão da sala de aula, aumentando virtualmente a carga horária de Física em no mínimo 40%. Notamos também, nas participações dos alunos, que 67% se envolveram no projeto e 82% expressaram serem favoráveis a esta proposta de aprendizagem de Física. Estes resultados sugerem que conseguimos motivar significativamente os alunos.

Neste trabalho foi proposta e avaliada uma concepção alternativa de ensino de Física para o ensino médio, onde recursos de informática, como: animações, applets, páginas e softwares educacionais, foram incorporados ao contexto de aulas teóricas e de laboratório, no ensino de Cinemática, Dinâmica e Energia. Parte dos recursos de informática foi desenvolvida para este projeto, e parte foi selecionada dentre o material de livre acesso disponível na internet. O objetivo deste trabalho foi proporcionar aos alunos um ensino de Física mais dinâmico, com aplicação do que é estudado em sala de aula, relacionando conceitos com os fenômenos estudados, a partir de análises gráficas, exercícios, experiências virtuais e demais recursos da informática. O referencial teórico para o desenvolvimento do projeto foi o da aprendizagem sob um enfoque cognitivista (Piaget), através de um desenvolvimento progressivo, com a aquisição e análise do conhecimento pelo aluno durante todo processo educacional. O material educacional produzido foi aplicado no Colégio Salesiano Dom Bosco (Escola Particular), em duas etapas: em 2003 de maneira experimental, com duas turmas de primeiro ano do Ensino Médio (101 e 102), a fim de verificar qual metodologia seria a mais adequada, quais as estratégias a serem desenvolvidas e quais as eventuais dificuldades encontradas. Na segunda etapa, em 2004, foi aplicado o material otimizado na turma 103. A avaliação do material foi realizada a partir de um teste aplicado no início e no final do período letivo. O teste teve por objetivo verificar as concepções sobre conceitos de Física trazidos das séries anteriores. Observou-se um aumento significativo no número de acertos no final do ano letivo, o que sugere uma evolução no entendimento dos conceitos estudados em sala de aula. A eficiência do material pôde ser melhor avaliada ao comparar os resultados do teste obtidos para alunos de duas turmas, a que participou do projeto, e outra, da mesma série e Escola, que não participou do projeto. Para esta outra turma, o índice de acertos praticamente não se alterou em comparação com o teste realizado no início do ano, indicando que o método tradicional foi pouco eficiente em provocar mudanças nas concepções alternativas dos estudantes. Para a turma que participou do projeto, houve mudanças significativas. O produto educacional produzido inclui um CD, contendo o hipertexto desenvolvido sobre: Cinemática, Dinâmica e Energia, com textos, ambiente educacional, vídeos, exercícios e artigos.

Partindo das contribuições da pesquisa em Ensino de Física, Ensino de Ciências e Educação, fizemos uma leitura dos atuais parâmetros e diretrizes curriculares da legislação educacional brasileira para incorporar alguns de seus elementos através de projetos interdisciplinares abordando a temática da energia. Desenvolvemos uma revisão históricoconceitual da gênese do conceito de energia e de estudos relacionados à sua transposição didática para o ensino médio. Argumentamos em torno da necessidade de superar-se o ensino centrado apenas na resolução de problemas e no desenvolvimento de modelos físicomatemáticos, da importância de diversificar-se o currículo trabalhando com diferentes ênfases, permitindo uma maior motivação e aumentando as oportunidades de aprendizagem. Discutimos os resultados da implementação de duas propostas de introdução do conceito de energia: uma com ênfase nas relações entre Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente (CTSA), e outra com ênfase nas contribuições da História, da Filosofia e da Sociologia da Ciência (HFS). E, finalmente, sugerimos algumas estratégias para dar continuidade ao desenvolvimento da abordagem temática ao longo do 2º ano do ensino médio. / Considering contributions of Physics and Science Education and Education research, we have made a review on the legal Brazilian educational legislation with the aim to implement interdisciplinary curricular projects dealing with the concept of energy. We have done a historical review of the development of this concept and of studies related to didactical approaches targeted to high school level. Our arguments favor the overcoming teaching practices centered on problem solving and mathematical models development. We support the need of several curricular emphases that could motivate and improve student’s learning. We also discuss the results of the implementation of two proposals concerning the introduction of the concept of energy. One was developed with the emphasis on the relation of Science, Technology, Society and Environment, and the other on contributions of History, Philosophy and Sociology of Science. Finally, we suggest some strategies to continue the approach centered in a specific theme during the second year of high school.

O Método Keller é analisado como uma possível solução para os problemas do ensino bãsion de Fisica na Univer sidade. feita uma descrição minuciosa do sistema e expie -se sua fundamentação teórica, com base nos principios da Teoria do Reforço. descrita uma experiencia em que se comparam alunos submetidos ao Método Keller e ao ensino convencional por aulas expositivas, quanto aos seguintes aspectos: nivel de aquisição de conhecimentos, retenção dos conhecimen tos adquiridos, indice de aprovações, índice de desistências, atitude perante a Fisica e opinião sobre o curso. Não se verificou melhoria apreciável nos niveis de aprendizagem e de retenção, embora ocorresse um aumento no Indico de aprovações. Os alunos mostraram-se, em geral, fa voráveis ao novo sistema de ensino. Os alunos das turmas Keller declararam dispender mais tempo no estudo de Fisica, o que, em alguns casos, po de ter prejudicado seu desempenho em outras disciplinas. Observou-se ainda que o sistema, da forma como vem sendo usado, prende demasiadamente o aluno ao livro de texto, não estimulando a pesquisa por conta prépria em outras fon tes de informação. Conclui-se que o Método Keller é uma alternativa vá lida para o ensino. Ao optar pelo novo sistema, o professor deve ainda levar em conta a disponibilidade de tempo e de recursos para a produção do material necessãrio, bem co mo a existência de monitores em niimero suficiente. / An analysis is mede of the Keller Plan as a solution to problems of teaching basic Physics at University levei. The system is described in detail, including its basis in Reinforcement Theory. An experiment is described in which students following the Keller Plan were compared with others following the same course given by conventional lectures. Comparison was based on the following measures: level of achievement; levei of retention; pass rate; rate of withdrawals; opinion about Physics; opinion about the course. While an increase in the pass rate was obtained, this was not reflected in any appreciable improvement in the levels of achievement or retention. In general, the students showed themselves favorable to the new system of instruction. The students in the groups following the Keller Plan reported that they had spent more time studying Physics, which, in some cases, could have had adverse effects on their performance in other disciplines. It was also observed that the system, in its present form, focusses the student too closely on the textbook, not stimulating the search for other sources of information. It is concluded that the Keller Plan can be used to provide a viable system of instruction at this level but that, before opting to use it, consideration should be given to the availability of time and resources for production of the necessary material, and to the availability of proctors.

O presente estudo relata o planejamento e a implementação de uma Unidade Temática aplicada no Ensino de Física em uma turma do Ensino Médio do Centro Federal de Educação Tecnológica de Pelotas - CEFET-RS. Metodologicamente esse estudo está inserido na abordagem Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS) e nos chamados momentos pedagógicos (DELIZOICOV; ANGOTTI, 1991). A abordagem CTS tem se revelado um importante referencial na disseminação de conhecimentos científicos na sociedade e defende que todos os cidadãos têm iguais direitos na tomada de decisão envolvendo assuntos relacionados à Ciência e Tecnologia. A implementação da Unidade Temática foi baseada nos momentos pedagógicos: Problematização inicial, Organização do conhecimento e Aplicação do conhecimento. A temática “Cercas Energizadas” foi escolhida considerando-se os pressupostos da abordagem CTS e a necessidade de discutir a problemática associada ao projeto e instalação de cercas elétricas no município de Pelotas. Na implementação do trabalho, problematiza-se situações, fenômenos (ou temas) que tenham significado para os estudantes. Na organização do conhecimento, parte-se do fenômeno, chega-se aos conceitos estruturantes e depois aos conceitos específicos. Na aplicação do conhecimento, os conceitos específicos encontram uso na situação original e são extrapolados para outras situações. O material instrucional elaborado é constituído por uma cerca elétrica didática, um texto didático, atividades, guias de experimentos com vídeos, animações interativas e atividades-extra visando um aprofundamento no tema. Neste trabalho verificou-se que os alunos apóiam a inserção de temas sociais vinculados a aulas de Física e concordam que as decisões sobre assuntos vinculados à Ciência e Tecnologia devem ser amplamente debatidos na sociedade. A análise dos dados mostrou que grande parte dos alunos alterou suas concepções a respeito das interações entre Ciência, Tecnologia e Sociedade. Ao mesmo tempo, praticamente todos os alunos demonstraram uma melhora no rendimento relacionada às explicações sobre o princípio de funcionamento das cercas elétricas e interpretações sobre as leis e normas que regulamentam o assunto. A aprendizagem verificada e a receptividade dos alunos ao interagir com o conjunto de animações interativas desenvolvidas especialmente para este trabalho, e com os Guias de Experimentos, fazem destes dois recursos importantes alternativas para serem desenvolvidas, pesquisadas e implementadas no Ensino de Física. / This study reports the planning and the implementation of a physics teaching’s thematic unit with a secondary level class of the Federal Center of Technological Education of Pelotas – CEFET-RS. The study uses a methodology based on the principles of Science, Technology and Society (STS) and in pedagogical moments (DELIZOICOV; ANGOTTI, 1991). The STS approach has revealed itself as an important reference in the spread of scientific knowledge in society and argues that all citizens have equal rights in decision making involving issues related to science and technology. The implementation of the unit was based on the following pedagogical moments: initial problematization, knowledge organization, and knowledge application. The theme “energized fences” was chosen considering the assumptions of STS approach and the need to discuss the matters associated to the project and installation of electric fences in the city of Pelotas. In the implementation of the study, situations, phenomena (or themes) which have meaning to the students are problematized. In the organization of the knowledge, we set off from the phenomena, come to the structuring concepts, and then to the specific concepts. In the application of the knowledge, the specific concepts find use in the original situation and are extended to other structures. The instructional material designed is constituted by a didactic electric fence, a didactic text, activities, experiment guides with videos, interactive animations, and extra activities, aiming at theme deepeny the discourse of the theme. In this study, we observed that the students support the insertion of social themes linked to physics classes and agree that decisions on issues associated to science and technology should be broadly discussed in society. The data analysis showed that a great part of the students changed their conceptions concerning interactions between science, technology and society. At the same time, almost all students showed improvement in their performances related to the explanations about the functioning principle of electric fences and to the interpretations about the laws and norms which regulate the matter. The obtained learning and the receptivity of the students as they interacted with the set of interactive animations specially designed for the study and with the experiment guides, make, in the author’s view, of these two resources important alternatives to be developed, researched and implemented in physics teaching.