Parte da comunidade de pesquisa em ensino de Física tem devotado atenção ao estudo de métodos ativos de ensino que primam pela centralização do processo de ensino-aprendizagem no aluno. Além da aprendizagem conceitual, tais métodos buscam favorecer o desenvolvimento de habilidades associadas ao trabalho colaborativo e à argumentação, e diminuir a evasão estudantil. Em disciplinas de Física Experimental alguns desses métodos envolvem a aprendizagem por modelagem científica. Contudo, o sucesso de tais iniciativas depende, entre outros fatores, do quanto os alunos se julgam capazes de realizar as atividades propostas pelo professor, ou seja, do nível de autoeficácia dos alunos em realizar determinadas ações. Pesquisas do grupo de Ensino de Física da Universidade Internacional da Flórida apontam para uma baixa mudança ou redução em níveis de autoeficácia em função do uso de métodos ativos. Com base nesses resultados propomos um estudo de caso exploratório, único e incorporado com múltiplas unidades de análise. O objetivo geral dessa dissertação é o de estudar as influências do método Episódios de Modelagem (EM) (similar ao método Modeling Instruction - MI) sobre as atitudes e crenças de autoeficácia dos estudantes em aprender física, realizar atividades experimentais e trabalhar colaborativamente. Para isso procuramos responder às seguintes questões: Quais os impactos da aplicação de Episódios de Modelagem nas crenças de autoeficácia e atitudes dos estudantes em relação a: (i) aprender física?; (ii) realizar atividades experimentais?; e (iii) trabalhar colaborativamente? Para responder a tais questões de pesquisa, adotamos as orientações metodológicas para estudo de caso de Yin (2010) e utilizamos a Teoria Social Cognitiva, em específico, o conceito de autoeficácia, de Bandura (1997). Para a investigação, realizamos um estudo exploratório com múltiplas unidades de análise (8 estudantes) na disciplina de Física Experimental II – A, que aborda os conteúdos de oscilações, ondulatória, hidrostática e termodinâmica. Os resultados mostraram que as atitudes dos alunos frente ao aprendizado de física com o método de ensino foram positivas tendo sido destacadas, principalmente, o planejamento e execução de seus próprios experimentos e as discussões fomentadas pelas apresentações dos resultados e correções das tarefas de leitura. Como fatores negativos foram mencionados: o fato da disciplina ser muito trabalhosa e de não ter tempo suficiente em aula para a realização dos planejamentos e análise de dados. Já as atitudes frente às atividades experimentais e trabalho colaborativo foram reforçadas para os sete alunos aprovados na disciplina. Sobre as crenças de autoeficácia em aprender física e em trabalhar colaborativamente, constatamos que as crenças dos alunos foram influenciadas positivamente pelas atividades desenvolvidas com o método de ensino, através de três das principais fontes destacadas por Bandura: experiências de domínio e vicárias e persuasão social. Também constatamos um reajuste na percepção dos alunos quanto aos seus níveis de autoeficácia devido às experiências vivenciadas com o método EM em comparação ao método utilizado na disciplina anterior (que utiliza roteiros dirigidos nos experimentos). Novas pesquisas são necessárias para dar continuidade a este estudo exploratório, investigando mais profundamente o processo de reajuste dos níveis de autoeficácia. / Part of the Physics Education Research (PER) community has devoted its attention to the study of Active Learning methods focusing on the centralization of the teaching-learning process at the students. Beyond the conceptual learning, these methods seek to foster the development of abilities associated to the collaborative work and argumentation, and also to decrease student’s dropout. In experimental physics disciplines, some of those methods involve the scientific modeling learning. However, the success of such initiatives depends on how much the students judge themselves capable of carrying out the activities proposed by the teacher, that is, it depends on the student’s self-efficacy levels in perform certain actions. Studies of the PER from the Florida International University show a small change or even a reduction on self-efficacy levels in function of the use of active methods. Based on those results we propose an exploratory case-study incorporated with multiple analysis unities. The general purpose of this dissertation is to study the influence of the Modeling Episodes (ME) method (similar to the MI method) on the students’ attitudes and self-efficacy beliefs about learning physics; conduct experimental activities; and work collaboratively. We tried to answer the following questions: What are the impacts of the ME application on the students’ self-efficacy beliefs and attitudes regarding: (i) learning physics?, (ii) carrying out experimental activities?, and (iii) working collaboratively? To answer these research questions we adopted the methodological orientations for Yin’s case-study and we used the Cognitive Social Theory, specifically, Bandura’s self-efficacy concept. For the investigation, we carried out an exploratory study with multiple analysis unities (8 students) at Experimental Physics II – A, class that discuss oscillations, waves, hydrostatic and thermodynamic. The results showed the students’ attitudes regarding the learning of physics as a teaching method were positive, specially: the planning and execution of their own experiments; the discussions fomented by the presentation of the results; and the evaluation of the reading assignments by the teacher. As negative factors, it was mentioned: the fact that the class was quite laborious and short time to carry out the planning and data analysis in class. Regarding the self-efficacy beliefs about learning physics and work collaboratively, the students’ beliefs were influenced positively by the activities developed with the teaching method, through three of the main sources highlighted by Bandura: mastery, vicarious experiences and social persuasion. We also identified a readjustment on student’s perception about their self-efficacy levels due to the experience with the ME method when compared to the method used in the previous experimental physics class (which used guided experimental scripts). New studies are necessary to give continuity to this exploratory study, investigating more deeply the readjustment process of the self-efficacy levels.

Parte da comunidade de pesquisa em ensino de Física tem devotado atenção ao estudo de métodos ativos de ensino que primam pela centralização do processo de ensino-aprendizagem no aluno. Além da aprendizagem conceitual, tais métodos buscam favorecer o desenvolvimento de habilidades associadas ao trabalho colaborativo e à argumentação, e diminuir a evasão estudantil. Em disciplinas de Física Experimental alguns desses métodos envolvem a aprendizagem por modelagem científica. Contudo, o sucesso de tais iniciativas depende, entre outros fatores, do quanto os alunos se julgam capazes de realizar as atividades propostas pelo professor, ou seja, do nível de autoeficácia dos alunos em realizar determinadas ações. Pesquisas do grupo de Ensino de Física da Universidade Internacional da Flórida apontam para uma baixa mudança ou redução em níveis de autoeficácia em função do uso de métodos ativos. Com base nesses resultados propomos um estudo de caso exploratório, único e incorporado com múltiplas unidades de análise. O objetivo geral dessa dissertação é o de estudar as influências do método Episódios de Modelagem (EM) (similar ao método Modeling Instruction - MI) sobre as atitudes e crenças de autoeficácia dos estudantes em aprender física, realizar atividades experimentais e trabalhar colaborativamente. Para isso procuramos responder às seguintes questões: Quais os impactos da aplicação de Episódios de Modelagem nas crenças de autoeficácia e atitudes dos estudantes em relação a: (i) aprender física?; (ii) realizar atividades experimentais?; e (iii) trabalhar colaborativamente? Para responder a tais questões de pesquisa, adotamos as orientações metodológicas para estudo de caso de Yin (2010) e utilizamos a Teoria Social Cognitiva, em específico, o conceito de autoeficácia, de Bandura (1997). Para a investigação, realizamos um estudo exploratório com múltiplas unidades de análise (8 estudantes) na disciplina de Física Experimental II – A, que aborda os conteúdos de oscilações, ondulatória, hidrostática e termodinâmica. Os resultados mostraram que as atitudes dos alunos frente ao aprendizado de física com o método de ensino foram positivas tendo sido destacadas, principalmente, o planejamento e execução de seus próprios experimentos e as discussões fomentadas pelas apresentações dos resultados e correções das tarefas de leitura. Como fatores negativos foram mencionados: o fato da disciplina ser muito trabalhosa e de não ter tempo suficiente em aula para a realização dos planejamentos e análise de dados. Já as atitudes frente às atividades experimentais e trabalho colaborativo foram reforçadas para os sete alunos aprovados na disciplina. Sobre as crenças de autoeficácia em aprender física e em trabalhar colaborativamente, constatamos que as crenças dos alunos foram influenciadas positivamente pelas atividades desenvolvidas com o método de ensino, através de três das principais fontes destacadas por Bandura: experiências de domínio e vicárias e persuasão social. Também constatamos um reajuste na percepção dos alunos quanto aos seus níveis de autoeficácia devido às experiências vivenciadas com o método EM em comparação ao método utilizado na disciplina anterior (que utiliza roteiros dirigidos nos experimentos). Novas pesquisas são necessárias para dar continuidade a este estudo exploratório, investigando mais profundamente o processo de reajuste dos níveis de autoeficácia. / Part of the Physics Education Research (PER) community has devoted its attention to the study of Active Learning methods focusing on the centralization of the teaching-learning process at the students. Beyond the conceptual learning, these methods seek to foster the development of abilities associated to the collaborative work and argumentation, and also to decrease student’s dropout. In experimental physics disciplines, some of those methods involve the scientific modeling learning. However, the success of such initiatives depends on how much the students judge themselves capable of carrying out the activities proposed by the teacher, that is, it depends on the student’s self-efficacy levels in perform certain actions. Studies of the PER from the Florida International University show a small change or even a reduction on self-efficacy levels in function of the use of active methods. Based on those results we propose an exploratory case-study incorporated with multiple analysis unities. The general purpose of this dissertation is to study the influence of the Modeling Episodes (ME) method (similar to the MI method) on the students’ attitudes and self-efficacy beliefs about learning physics; conduct experimental activities; and work collaboratively. We tried to answer the following questions: What are the impacts of the ME application on the students’ self-efficacy beliefs and attitudes regarding: (i) learning physics?, (ii) carrying out experimental activities?, and (iii) working collaboratively? To answer these research questions we adopted the methodological orientations for Yin’s case-study and we used the Cognitive Social Theory, specifically, Bandura’s self-efficacy concept. For the investigation, we carried out an exploratory study with multiple analysis unities (8 students) at Experimental Physics II – A, class that discuss oscillations, waves, hydrostatic and thermodynamic. The results showed the students’ attitudes regarding the learning of physics as a teaching method were positive, specially: the planning and execution of their own experiments; the discussions fomented by the presentation of the results; and the evaluation of the reading assignments by the teacher. As negative factors, it was mentioned: the fact that the class was quite laborious and short time to carry out the planning and data analysis in class. Regarding the self-efficacy beliefs about learning physics and work collaboratively, the students’ beliefs were influenced positively by the activities developed with the teaching method, through three of the main sources highlighted by Bandura: mastery, vicarious experiences and social persuasion. We also identified a readjustment on student’s perception about their self-efficacy levels due to the experience with the ME method when compared to the method used in the previous experimental physics class (which used guided experimental scripts). New studies are necessary to give continuity to this exploratory study, investigating more deeply the readjustment process of the self-efficacy levels.

O ensino de Física Geral nas universidades brasileiras é frequentemente relacionado a dois problemas correlacionados: dificuldade de aprendizagem e desmotivação. Ambos são agravados pela adoção estrita do método de ensino tradicional, com aulas essencialmente expositivas e praticamente sem o incentivo para a interação e colaboração entre os alunos para a aprendizagem dos conteúdos. O objetivo geral desta pesquisa é investigar a melhora na aprendizagem de Física e o desenvolvimento de crenças de autoeficácia em aprender física e em trabalhar colaborativamente por meio de uma adaptação do método de ensino ativo Team-Based Learning (TBL). Essas crenças estão diretamente ligadas à motivação, pois tratam-se de julgamentos que o sujeito tem sobre as próprias capacidades de organizar e executar cursos de ações específicos, os quais afetam seu desempenho, quantidade de esforço e persistência para alcançar seus objetivos. O TBL tem como foco melhorar a aprendizagem e desenvolver habilidades de trabalho colaborativo, por meio de uma estrutura que envolve: o gerenciamento de equipes de aprendizagem, tarefas de preparação e aplicação de conceitos, feedback constante e avaliação entre os colegas. Procuramos responder às seguintes questões: (i) Em relação ao desempenho dos alunos em testes padronizados sobre conceitos básicos de eletromagnetismo, quais os principais resultados alcançados com a implementação do TBL em uma disciplina de Física Geral (Eletromagnetismo) em um curso de Física numa universidade pública brasileira (UFRGS)? (ii) Quais as atitudes dos alunos em relação à mudança de método de ensino tradicional para o TBL? (iii) Como o TBL influencia os estudantes em relação às suas crenças de autoeficácia em aprender física e em trabalhar colaborativamente? Para responder a tais questões, adotamos as orientações metodológicas para estudo de caso de Yin e, a fim de responder a terceira questão de pesquisa, utilizamos a Teoria Social Cognitiva, em específico, o conceito de autoeficácia, de Bandura. Para a investigação, realizamos um estudo exploratório que teve duas unidades de análise, uma ampla (a turma, com 27 alunos concluintes) e outra específica, João, um sujeito cujo senso de autoeficácia inicial era baixo e que possuía um histórico de reprovações no curso de licenciatura em Física. Os resultados mostraram que os ganhos normalizados médios da turma nos três testes padronizados que foram aplicados foram semelhantes àqueles atingidos por outros métodos ativos de ensino e superiores a resultados obtidos nos mesmos testes em turmas com o método de ensino tradicional. João obteve resultados similares à média da turma em dois dos três testes. As atitudes dos alunos frente ao método de ensino foram positivas tendo sido destacadas principalmente, as tarefas de estudo prévio e as discussões em equipe. Como fatores negativos foram mencionados: o fato da disciplina ser muito trabalhosa e de não ter tempo suficiente em aula para a realização das atividades previstas. Sobre as crenças de autoeficácia em aprender física e em trabalhar colaborativamente, constatamos que as crenças dos alunos foram influenciadas positivamente pelas atividades desenvolvidas com o método de ensino, por meio das principais fontes destacadas por Bandura: experiências positivas e vicárias, persuasão social e redução de estresse. Concluímos que o TBL tem potencial para auxiliar na aprendizagem conceitual de Física e em desenvolver crenças de autoeficácia em aprender física e em trabalhar colaborativamente. Novas pesquisas são necessárias para dar continuidade a este estudo exploratório, investigando mais profundamente a aprendizagem, por meio de um referencial teórico específico, e relacioná-la com a mudança nas percepções de eficácia pessoal proporcionadas pelo TBL. / The introductory physics education in the Brazilian universities is frequently related to two correlated problems: students’ difficulties of learning and lack of motivation. In both cases, the strict adoption of traditional teaching method (lecturing), with a timid or non-existent incentive for interaction and collaboration among students, plays a major role. The main goal of this research is to investigate the improvement in the physics learning, the development of self-efficacy beliefs in learn physics and in work collaboratively through an adaptation of the active teaching method Team-Based Learning (TBL). These beliefs are directly linked to motivation, because they are based on judgments made by the individuals about their own capabilities to organize and execute specific courses, which affect their performance, amount of effort and persistence to achieve their goals. The TBL focuses on improving learning and develop collaborative work skills, through a structure which involves: management of learning teams, reading assignments and tests of concepts application, constant feedback and evaluation by peers. We tried to answer the following questions: (i) In relation to student performance on standardized tests about basic concepts of electromagnetism, what are the main results achieved with the implementation of the TBL in an introductory physics class (electromagnetism) in one physics course in a Brazilian public university (UFRGS)? (ii) What are the attitudes of the students regarding the change of the traditional teaching method for TBL? (iii) How TBL affects the students regarding their self-efficacy beliefs in learning physics and in work collaboratively? Therefore, to answer the questions, we have adopted the methodological guidelines for case study of Yin and in order to answer the third research question, we use the Social Cognitive Theory, in particular, the concept of self-efficacy, of Bandura. For the investigation, we conducted an exploratory study which had two units of analysis, a wide (the class, with 27 college students) and other specific, João, an individual whose sense of initial self-efficacy was short and had a history of failures in the course degree in physics. The results showed that the mean normalized gains of the three class standardized tests that were applied were similar to those achieved by other active teaching methods and superior to results obtained in the same tests in classes with the traditional teaching method. João achieved the class average in two of the three tests. The attitudes of the students about the method were positive having been highlighted mainly the reading assignments and team discussions. As negative factors were mentioned: the amount of work and not having enough time in class to carry out all the planned activities. About the self-efficacy beliefs in learn physics and in work collaboratively, we found that the beliefs of the students were positively influenced by the activities developed with the teaching method, through the main sources highlighted by Bandura: positive experiences, vicarious experiences, social persuasion and stress reduction. We conclude that TBL has the potential to assist in the conceptual learning of physics and developing self-efficacy beliefs in learn physics and in work collaboratively. Further research is necessary to continue this exploratory study, by investigating deeper into learning through a specific a theoretical reference and relate it to the change in perceptions of personal efficacy provided by the TBL.

Explicações científicas são um dos elementos mais importantes do ensino de ciências. Elas estão relacionadas com a noção de natureza de ciência que reproduzimos, à compreensão adequada de conceitos e ao compartilhamento de hipóteses e princípios científicos. Embora não haja uma definição única de explicação científica que seja aceita de forma consensual por parte dos pesquisadores desse tema, nas últimas décadas ele tem sido abordado em um número crescente de trabalhos publicados em periódicos internacionais especializados em pesquisas sobre Ensino de Ciências. Apesar disso, consideramos que este tema tem recebido pouca atenção da comunidade de pesquisa em ensino de Ciências no Brasil, em particular no que diz respeito a atividades relacionadas à construção de explicações científicas durante a formação de professores. Neste trabalho investigamos elementos que fazem parte de explicações produzidas por futuros professores e a forma como estes elementos são relacionados entre si na organização da explicação. Para isso, propomos uma forma de estrutura organizacional de explicações científicas e a utilizamos para analisar seminários apresentados por alunos de um curso de licenciatura em Física durante uma das disciplinas deste curso, referente a tópicos relacionados ao conteúdo de mecânica. Nossa estrutura organizacional foi elaborada a partir de trabalhos realizados por James Wertsch (2008) sobre narrativas, a partir dos quais adaptamos para o estudo de explicações científicas duas estruturas que Wertsch propôs com respeito a narrativas: explicações específicas e moldes esquemáticos explicativos. Relacionamos as explicações específicas aos momentos explicativos propostos por Ogborn, Kress, Martins e Mcgillicuddy (1996) e os moldes esquemáticos explicativos a tipos de explicações propostos por filósofos das explicações – em particular o modelo Mecânico-Causal, as explicações de Unificação e explicações Funcionais. Em nossa análise empírica buscamos identificar objetivos pedagógicos que os diferentes tipos de explicações científicas identificadas se destinaram a atender e observamos uma (inesperada) baixa ocorrência de explicações científicas nos seminários que acompanhamos, acompanhada de uma forte ênfase no treinamento da habilidade de resolução de problemas matemáticos. Utilizamos estes resultados para problematizar questões relacionadas à formação de professores para a educação básica à luz do uso que é feito de explicações científicas. / Scientific explanations are among the most important elements in science teaching. They relate to the notion of nature of science we reproduce, to the better understanding of concepts and to share scientific principles and hypotheses. Although there is no single scientific explanation's definition consensually accept by researchers in this theme, in the last decades it has been addressed in an increasing number of papers published in international journals on science teaching. However, we believe that this issue has received little attention from the research community in science teaching in Brazil, specially about activities related to constructing scientific explanations during teacher training. In this work we investigate elements related to scientific explanations elaborated by future teachers, and the way those elements are related to each others in explanation organization. For this, we propose an organizational structure of scientific explanation and we use it to analyze seminars presented by students of a Brazilian physics' teacher graduation during one of its disciplines, about topics related to mechanics. Our organizational structure was drawn from works done by James Wertsch (2008) on narratives, from which we adapted two structures that Wertsch proposed with respect to narratives for the study of scientific explanation: specific explanations and explanatory schematic templates. We associated specific explanations with explicative moments proposed by Ogborn, Kress, Martins e Mcgillicuddy (1996) and the schematic explanatory templates to explanation types proposed by explanation philosophers – especially the Causal Mechanical model, the Unification approach and the functional explanations. In our empirical analyze we seek to identify teaching goals that the different types of scientific explanations identified intended to meet and We noticed a (unexpected) low occurrence of scientific explanation in the seminars we follow, beside a strong emphasis on education to provide training in mathematical problem solving abilities. We used those results to discuss issues related to training teachers to basic education in light of the way scientific explanations are used.

Esta pesquisa foi realizada em um Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia e dedicou-se ao estudo de alguns conceitos de Física Quântica na formação de professores de Física, sob a perspectiva do referencial sociocultural, tendo o foco dirigido à complementaridade de segundo tipo, uma das teses da interpretação de Copenhagen, e ao emaranhamento quântico. O marco teóricometodológico adotado foi a teoria da mediação de Vygotsky e a filosofia translinguística de Bakhtin. Foram realizados três estudos qualitativos com o objetivo de investigar quais são os significados socialmente construídos sobre conceitos de Física Quântica por professores de Física em formação, sendo um estudo piloto e duas intervenções didáticas junto a uma disciplina de Física Moderna e Contemporânea em nível de graduação. As atividades de ensino foram conduzidas a partir de exposições teóricas e simulação computacional com o Interferômetro Virtual de Mach-Zehnder, orientada por roteiros exploratórios. A partir do estudo dos fenômenos da interferência e emaranhamento quânticos nesse dispositivo semiótico, buscou-se compreender em que medida as ações mediadas pelo uso do software como recurso didático atuaram no sentido de promover entre os professores uma construção conceitual colaborativa sobre esses conceitos da Física Quântica. A análise do discurso, fundamentada em conceitos bakhtinianos, possibilitou uma melhor compreensão sobre o processo de construção de conceitos culturalmente válidos acerca da interferência quântica, da complementaridade e do emaranhamento. No contexto explorado, verificamos que se estabeleceu o dilema da manutenção de visões antagônicas, o que pode ser evidenciado a partir dos modelos explicativos elaborados pelos estudantes. Para aqueles que atribuíram um caráter corpuscular aos fótons, os fenômenos intermediários permanecem como um conflito ainda não resolvido, enquanto para os demais a complementaridade onda-partícula passou a compor um nova classe de conceitos. A noção de não-localidade, necessária para compreender o emaranhamento quântico, não foi reconhecida pelos estudantes, evidenciando a forte presença de noções clássicas nos modelos explicativos utilizados na tentativa de obter uma explicação plausível para o fenômeno. / The research presented in this thesis was developed in a Federal Institute of Education, Science and Technology is directed to research about an approach of the some foundations of Quantum Physics in pre-service teachers’ training, based on the sociocultural perspective and this work focuses on the second kind of complementarity, one of the thesis of the Copenhagen interpretation, and the quantum entanglement. The theoretical and methodological framework adopted in this research is the Vygotsky’s theory of mediation and Bakhtin’s translinguistics philosophy. Three qualitative researches were performed in order to investigate which are the socially constructed meanings on QP foundations in the context of pre-service teachers’ training: one in an introductory course with physics teachers and two along a didactic intervention during a pre-service teachers’ training course on Modern and Contemporary Physics. The teaching activities were conducted mediated by theoretical lectures and computer simulation using the Virtual Mach- Zehnder Interferometer, conducted by the exploratory guide. From the study of interference phenomena and quantum entanglement in this semiotic tool, one tries to understand how the pupils actions are mediated by the software in the sense of promoting a collaborative conceptual construction among teachers about these foundations of QP. Discourse analysis grounded on Bakhtin’s concepts allowed us to evaluate the potentialities of the software and a better understanding of the process of conceptual construction that are culturally valid about quantum interference, complementarity and entanglement. In this context we perceive that was created the dilemma of maintaining competing visions, which can be evidenced from the explanatory models designed by the students. For the students that admitted a corpuscular character to photons so that intermediate phenomena remain as a unresolved cognitive conflict, while for others the wave - particle complementarity has became a new class of concepts. The non-locality notion, pre-requisite to understand the quantum entanglement, wasn’t learned by the students, demonstrating the strong presence of classical notions in explanatory models used to obtain a plausible explanation for the phenomenon.

Esta pesquisa foi realizada em um Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia e dedicou-se ao estudo de alguns conceitos de Física Quântica na formação de professores de Física, sob a perspectiva do referencial sociocultural, tendo o foco dirigido à complementaridade de segundo tipo, uma das teses da interpretação de Copenhagen, e ao emaranhamento quântico. O marco teóricometodológico adotado foi a teoria da mediação de Vygotsky e a filosofia translinguística de Bakhtin. Foram realizados três estudos qualitativos com o objetivo de investigar quais são os significados socialmente construídos sobre conceitos de Física Quântica por professores de Física em formação, sendo um estudo piloto e duas intervenções didáticas junto a uma disciplina de Física Moderna e Contemporânea em nível de graduação. As atividades de ensino foram conduzidas a partir de exposições teóricas e simulação computacional com o Interferômetro Virtual de Mach-Zehnder, orientada por roteiros exploratórios. A partir do estudo dos fenômenos da interferência e emaranhamento quânticos nesse dispositivo semiótico, buscou-se compreender em que medida as ações mediadas pelo uso do software como recurso didático atuaram no sentido de promover entre os professores uma construção conceitual colaborativa sobre esses conceitos da Física Quântica. A análise do discurso, fundamentada em conceitos bakhtinianos, possibilitou uma melhor compreensão sobre o processo de construção de conceitos culturalmente válidos acerca da interferência quântica, da complementaridade e do emaranhamento. No contexto explorado, verificamos que se estabeleceu o dilema da manutenção de visões antagônicas, o que pode ser evidenciado a partir dos modelos explicativos elaborados pelos estudantes. Para aqueles que atribuíram um caráter corpuscular aos fótons, os fenômenos intermediários permanecem como um conflito ainda não resolvido, enquanto para os demais a complementaridade onda-partícula passou a compor um nova classe de conceitos. A noção de não-localidade, necessária para compreender o emaranhamento quântico, não foi reconhecida pelos estudantes, evidenciando a forte presença de noções clássicas nos modelos explicativos utilizados na tentativa de obter uma explicação plausível para o fenômeno. / The research presented in this thesis was developed in a Federal Institute of Education, Science and Technology is directed to research about an approach of the some foundations of Quantum Physics in pre-service teachers’ training, based on the sociocultural perspective and this work focuses on the second kind of complementarity, one of the thesis of the Copenhagen interpretation, and the quantum entanglement. The theoretical and methodological framework adopted in this research is the Vygotsky’s theory of mediation and Bakhtin’s translinguistics philosophy. Three qualitative researches were performed in order to investigate which are the socially constructed meanings on QP foundations in the context of pre-service teachers’ training: one in an introductory course with physics teachers and two along a didactic intervention during a pre-service teachers’ training course on Modern and Contemporary Physics. The teaching activities were conducted mediated by theoretical lectures and computer simulation using the Virtual Mach- Zehnder Interferometer, conducted by the exploratory guide. From the study of interference phenomena and quantum entanglement in this semiotic tool, one tries to understand how the pupils actions are mediated by the software in the sense of promoting a collaborative conceptual construction among teachers about these foundations of QP. Discourse analysis grounded on Bakhtin’s concepts allowed us to evaluate the potentialities of the software and a better understanding of the process of conceptual construction that are culturally valid about quantum interference, complementarity and entanglement. In this context we perceive that was created the dilemma of maintaining competing visions, which can be evidenced from the explanatory models designed by the students. For the students that admitted a corpuscular character to photons so that intermediate phenomena remain as a unresolved cognitive conflict, while for others the wave - particle complementarity has became a new class of concepts. The non-locality notion, pre-requisite to understand the quantum entanglement, wasn’t learned by the students, demonstrating the strong presence of classical notions in explanatory models used to obtain a plausible explanation for the phenomenon.

O ensino de Física Geral nas universidades brasileiras é frequentemente relacionado a dois problemas correlacionados: dificuldade de aprendizagem e desmotivação. Ambos são agravados pela adoção estrita do método de ensino tradicional, com aulas essencialmente expositivas e praticamente sem o incentivo para a interação e colaboração entre os alunos para a aprendizagem dos conteúdos. O objetivo geral desta pesquisa é investigar a melhora na aprendizagem de Física e o desenvolvimento de crenças de autoeficácia em aprender física e em trabalhar colaborativamente por meio de uma adaptação do método de ensino ativo Team-Based Learning (TBL). Essas crenças estão diretamente ligadas à motivação, pois tratam-se de julgamentos que o sujeito tem sobre as próprias capacidades de organizar e executar cursos de ações específicos, os quais afetam seu desempenho, quantidade de esforço e persistência para alcançar seus objetivos. O TBL tem como foco melhorar a aprendizagem e desenvolver habilidades de trabalho colaborativo, por meio de uma estrutura que envolve: o gerenciamento de equipes de aprendizagem, tarefas de preparação e aplicação de conceitos, feedback constante e avaliação entre os colegas. Procuramos responder às seguintes questões: (i) Em relação ao desempenho dos alunos em testes padronizados sobre conceitos básicos de eletromagnetismo, quais os principais resultados alcançados com a implementação do TBL em uma disciplina de Física Geral (Eletromagnetismo) em um curso de Física numa universidade pública brasileira (UFRGS)? (ii) Quais as atitudes dos alunos em relação à mudança de método de ensino tradicional para o TBL? (iii) Como o TBL influencia os estudantes em relação às suas crenças de autoeficácia em aprender física e em trabalhar colaborativamente? Para responder a tais questões, adotamos as orientações metodológicas para estudo de caso de Yin e, a fim de responder a terceira questão de pesquisa, utilizamos a Teoria Social Cognitiva, em específico, o conceito de autoeficácia, de Bandura. Para a investigação, realizamos um estudo exploratório que teve duas unidades de análise, uma ampla (a turma, com 27 alunos concluintes) e outra específica, João, um sujeito cujo senso de autoeficácia inicial era baixo e que possuía um histórico de reprovações no curso de licenciatura em Física. Os resultados mostraram que os ganhos normalizados médios da turma nos três testes padronizados que foram aplicados foram semelhantes àqueles atingidos por outros métodos ativos de ensino e superiores a resultados obtidos nos mesmos testes em turmas com o método de ensino tradicional. João obteve resultados similares à média da turma em dois dos três testes. As atitudes dos alunos frente ao método de ensino foram positivas tendo sido destacadas principalmente, as tarefas de estudo prévio e as discussões em equipe. Como fatores negativos foram mencionados: o fato da disciplina ser muito trabalhosa e de não ter tempo suficiente em aula para a realização das atividades previstas. Sobre as crenças de autoeficácia em aprender física e em trabalhar colaborativamente, constatamos que as crenças dos alunos foram influenciadas positivamente pelas atividades desenvolvidas com o método de ensino, por meio das principais fontes destacadas por Bandura: experiências positivas e vicárias, persuasão social e redução de estresse. Concluímos que o TBL tem potencial para auxiliar na aprendizagem conceitual de Física e em desenvolver crenças de autoeficácia em aprender física e em trabalhar colaborativamente. Novas pesquisas são necessárias para dar continuidade a este estudo exploratório, investigando mais profundamente a aprendizagem, por meio de um referencial teórico específico, e relacioná-la com a mudança nas percepções de eficácia pessoal proporcionadas pelo TBL. / The introductory physics education in the Brazilian universities is frequently related to two correlated problems: students’ difficulties of learning and lack of motivation. In both cases, the strict adoption of traditional teaching method (lecturing), with a timid or non-existent incentive for interaction and collaboration among students, plays a major role. The main goal of this research is to investigate the improvement in the physics learning, the development of self-efficacy beliefs in learn physics and in work collaboratively through an adaptation of the active teaching method Team-Based Learning (TBL). These beliefs are directly linked to motivation, because they are based on judgments made by the individuals about their own capabilities to organize and execute specific courses, which affect their performance, amount of effort and persistence to achieve their goals. The TBL focuses on improving learning and develop collaborative work skills, through a structure which involves: management of learning teams, reading assignments and tests of concepts application, constant feedback and evaluation by peers. We tried to answer the following questions: (i) In relation to student performance on standardized tests about basic concepts of electromagnetism, what are the main results achieved with the implementation of the TBL in an introductory physics class (electromagnetism) in one physics course in a Brazilian public university (UFRGS)? (ii) What are the attitudes of the students regarding the change of the traditional teaching method for TBL? (iii) How TBL affects the students regarding their self-efficacy beliefs in learning physics and in work collaboratively? Therefore, to answer the questions, we have adopted the methodological guidelines for case study of Yin and in order to answer the third research question, we use the Social Cognitive Theory, in particular, the concept of self-efficacy, of Bandura. For the investigation, we conducted an exploratory study which had two units of analysis, a wide (the class, with 27 college students) and other specific, João, an individual whose sense of initial self-efficacy was short and had a history of failures in the course degree in physics. The results showed that the mean normalized gains of the three class standardized tests that were applied were similar to those achieved by other active teaching methods and superior to results obtained in the same tests in classes with the traditional teaching method. João achieved the class average in two of the three tests. The attitudes of the students about the method were positive having been highlighted mainly the reading assignments and team discussions. As negative factors were mentioned: the amount of work and not having enough time in class to carry out all the planned activities. About the self-efficacy beliefs in learn physics and in work collaboratively, we found that the beliefs of the students were positively influenced by the activities developed with the teaching method, through the main sources highlighted by Bandura: positive experiences, vicarious experiences, social persuasion and stress reduction. We conclude that TBL has the potential to assist in the conceptual learning of physics and developing self-efficacy beliefs in learn physics and in work collaboratively. Further research is necessary to continue this exploratory study, by investigating deeper into learning through a specific a theoretical reference and relate it to the change in perceptions of personal efficacy provided by the TBL.

Explicações científicas são um dos elementos mais importantes do ensino de ciências. Elas estão relacionadas com a noção de natureza de ciência que reproduzimos, à compreensão adequada de conceitos e ao compartilhamento de hipóteses e princípios científicos. Embora não haja uma definição única de explicação científica que seja aceita de forma consensual por parte dos pesquisadores desse tema, nas últimas décadas ele tem sido abordado em um número crescente de trabalhos publicados em periódicos internacionais especializados em pesquisas sobre Ensino de Ciências. Apesar disso, consideramos que este tema tem recebido pouca atenção da comunidade de pesquisa em ensino de Ciências no Brasil, em particular no que diz respeito a atividades relacionadas à construção de explicações científicas durante a formação de professores. Neste trabalho investigamos elementos que fazem parte de explicações produzidas por futuros professores e a forma como estes elementos são relacionados entre si na organização da explicação. Para isso, propomos uma forma de estrutura organizacional de explicações científicas e a utilizamos para analisar seminários apresentados por alunos de um curso de licenciatura em Física durante uma das disciplinas deste curso, referente a tópicos relacionados ao conteúdo de mecânica. Nossa estrutura organizacional foi elaborada a partir de trabalhos realizados por James Wertsch (2008) sobre narrativas, a partir dos quais adaptamos para o estudo de explicações científicas duas estruturas que Wertsch propôs com respeito a narrativas: explicações específicas e moldes esquemáticos explicativos. Relacionamos as explicações específicas aos momentos explicativos propostos por Ogborn, Kress, Martins e Mcgillicuddy (1996) e os moldes esquemáticos explicativos a tipos de explicações propostos por filósofos das explicações – em particular o modelo Mecânico-Causal, as explicações de Unificação e explicações Funcionais. Em nossa análise empírica buscamos identificar objetivos pedagógicos que os diferentes tipos de explicações científicas identificadas se destinaram a atender e observamos uma (inesperada) baixa ocorrência de explicações científicas nos seminários que acompanhamos, acompanhada de uma forte ênfase no treinamento da habilidade de resolução de problemas matemáticos. Utilizamos estes resultados para problematizar questões relacionadas à formação de professores para a educação básica à luz do uso que é feito de explicações científicas. / Scientific explanations are among the most important elements in science teaching. They relate to the notion of nature of science we reproduce, to the better understanding of concepts and to share scientific principles and hypotheses. Although there is no single scientific explanation's definition consensually accept by researchers in this theme, in the last decades it has been addressed in an increasing number of papers published in international journals on science teaching. However, we believe that this issue has received little attention from the research community in science teaching in Brazil, specially about activities related to constructing scientific explanations during teacher training. In this work we investigate elements related to scientific explanations elaborated by future teachers, and the way those elements are related to each others in explanation organization. For this, we propose an organizational structure of scientific explanation and we use it to analyze seminars presented by students of a Brazilian physics' teacher graduation during one of its disciplines, about topics related to mechanics. Our organizational structure was drawn from works done by James Wertsch (2008) on narratives, from which we adapted two structures that Wertsch proposed with respect to narratives for the study of scientific explanation: specific explanations and explanatory schematic templates. We associated specific explanations with explicative moments proposed by Ogborn, Kress, Martins e Mcgillicuddy (1996) and the schematic explanatory templates to explanation types proposed by explanation philosophers – especially the Causal Mechanical model, the Unification approach and the functional explanations. In our empirical analyze we seek to identify teaching goals that the different types of scientific explanations identified intended to meet and We noticed a (unexpected) low occurrence of scientific explanation in the seminars we follow, beside a strong emphasis on education to provide training in mathematical problem solving abilities. We used those results to discuss issues related to training teachers to basic education in light of the way scientific explanations are used.

O ensino de Física Geral nas universidades brasileiras é frequentemente relacionado a dois problemas correlacionados: dificuldade de aprendizagem e desmotivação. Ambos são agravados pela adoção estrita do método de ensino tradicional, com aulas essencialmente expositivas e praticamente sem o incentivo para a interação e colaboração entre os alunos para a aprendizagem dos conteúdos. O objetivo geral desta pesquisa é investigar a melhora na aprendizagem de Física e o desenvolvimento de crenças de autoeficácia em aprender física e em trabalhar colaborativamente por meio de uma adaptação do método de ensino ativo Team-Based Learning (TBL). Essas crenças estão diretamente ligadas à motivação, pois tratam-se de julgamentos que o sujeito tem sobre as próprias capacidades de organizar e executar cursos de ações específicos, os quais afetam seu desempenho, quantidade de esforço e persistência para alcançar seus objetivos. O TBL tem como foco melhorar a aprendizagem e desenvolver habilidades de trabalho colaborativo, por meio de uma estrutura que envolve: o gerenciamento de equipes de aprendizagem, tarefas de preparação e aplicação de conceitos, feedback constante e avaliação entre os colegas. Procuramos responder às seguintes questões: (i) Em relação ao desempenho dos alunos em testes padronizados sobre conceitos básicos de eletromagnetismo, quais os principais resultados alcançados com a implementação do TBL em uma disciplina de Física Geral (Eletromagnetismo) em um curso de Física numa universidade pública brasileira (UFRGS)? (ii) Quais as atitudes dos alunos em relação à mudança de método de ensino tradicional para o TBL? (iii) Como o TBL influencia os estudantes em relação às suas crenças de autoeficácia em aprender física e em trabalhar colaborativamente? Para responder a tais questões, adotamos as orientações metodológicas para estudo de caso de Yin e, a fim de responder a terceira questão de pesquisa, utilizamos a Teoria Social Cognitiva, em específico, o conceito de autoeficácia, de Bandura. Para a investigação, realizamos um estudo exploratório que teve duas unidades de análise, uma ampla (a turma, com 27 alunos concluintes) e outra específica, João, um sujeito cujo senso de autoeficácia inicial era baixo e que possuía um histórico de reprovações no curso de licenciatura em Física. Os resultados mostraram que os ganhos normalizados médios da turma nos três testes padronizados que foram aplicados foram semelhantes àqueles atingidos por outros métodos ativos de ensino e superiores a resultados obtidos nos mesmos testes em turmas com o método de ensino tradicional. João obteve resultados similares à média da turma em dois dos três testes. As atitudes dos alunos frente ao método de ensino foram positivas tendo sido destacadas principalmente, as tarefas de estudo prévio e as discussões em equipe. Como fatores negativos foram mencionados: o fato da disciplina ser muito trabalhosa e de não ter tempo suficiente em aula para a realização das atividades previstas. Sobre as crenças de autoeficácia em aprender física e em trabalhar colaborativamente, constatamos que as crenças dos alunos foram influenciadas positivamente pelas atividades desenvolvidas com o método de ensino, por meio das principais fontes destacadas por Bandura: experiências positivas e vicárias, persuasão social e redução de estresse. Concluímos que o TBL tem potencial para auxiliar na aprendizagem conceitual de Física e em desenvolver crenças de autoeficácia em aprender física e em trabalhar colaborativamente. Novas pesquisas são necessárias para dar continuidade a este estudo exploratório, investigando mais profundamente a aprendizagem, por meio de um referencial teórico específico, e relacioná-la com a mudança nas percepções de eficácia pessoal proporcionadas pelo TBL. / The introductory physics education in the Brazilian universities is frequently related to two correlated problems: students’ difficulties of learning and lack of motivation. In both cases, the strict adoption of traditional teaching method (lecturing), with a timid or non-existent incentive for interaction and collaboration among students, plays a major role. The main goal of this research is to investigate the improvement in the physics learning, the development of self-efficacy beliefs in learn physics and in work collaboratively through an adaptation of the active teaching method Team-Based Learning (TBL). These beliefs are directly linked to motivation, because they are based on judgments made by the individuals about their own capabilities to organize and execute specific courses, which affect their performance, amount of effort and persistence to achieve their goals. The TBL focuses on improving learning and develop collaborative work skills, through a structure which involves: management of learning teams, reading assignments and tests of concepts application, constant feedback and evaluation by peers. We tried to answer the following questions: (i) In relation to student performance on standardized tests about basic concepts of electromagnetism, what are the main results achieved with the implementation of the TBL in an introductory physics class (electromagnetism) in one physics course in a Brazilian public university (UFRGS)? (ii) What are the attitudes of the students regarding the change of the traditional teaching method for TBL? (iii) How TBL affects the students regarding their self-efficacy beliefs in learning physics and in work collaboratively? Therefore, to answer the questions, we have adopted the methodological guidelines for case study of Yin and in order to answer the third research question, we use the Social Cognitive Theory, in particular, the concept of self-efficacy, of Bandura. For the investigation, we conducted an exploratory study which had two units of analysis, a wide (the class, with 27 college students) and other specific, João, an individual whose sense of initial self-efficacy was short and had a history of failures in the course degree in physics. The results showed that the mean normalized gains of the three class standardized tests that were applied were similar to those achieved by other active teaching methods and superior to results obtained in the same tests in classes with the traditional teaching method. João achieved the class average in two of the three tests. The attitudes of the students about the method were positive having been highlighted mainly the reading assignments and team discussions. As negative factors were mentioned: the amount of work and not having enough time in class to carry out all the planned activities. About the self-efficacy beliefs in learn physics and in work collaboratively, we found that the beliefs of the students were positively influenced by the activities developed with the teaching method, through the main sources highlighted by Bandura: positive experiences, vicarious experiences, social persuasion and stress reduction. We conclude that TBL has the potential to assist in the conceptual learning of physics and developing self-efficacy beliefs in learn physics and in work collaboratively. Further research is necessary to continue this exploratory study, by investigating deeper into learning through a specific a theoretical reference and relate it to the change in perceptions of personal efficacy provided by the TBL.

Explicações científicas são um dos elementos mais importantes do ensino de ciências. Elas estão relacionadas com a noção de natureza de ciência que reproduzimos, à compreensão adequada de conceitos e ao compartilhamento de hipóteses e princípios científicos. Embora não haja uma definição única de explicação científica que seja aceita de forma consensual por parte dos pesquisadores desse tema, nas últimas décadas ele tem sido abordado em um número crescente de trabalhos publicados em periódicos internacionais especializados em pesquisas sobre Ensino de Ciências. Apesar disso, consideramos que este tema tem recebido pouca atenção da comunidade de pesquisa em ensino de Ciências no Brasil, em particular no que diz respeito a atividades relacionadas à construção de explicações científicas durante a formação de professores. Neste trabalho investigamos elementos que fazem parte de explicações produzidas por futuros professores e a forma como estes elementos são relacionados entre si na organização da explicação. Para isso, propomos uma forma de estrutura organizacional de explicações científicas e a utilizamos para analisar seminários apresentados por alunos de um curso de licenciatura em Física durante uma das disciplinas deste curso, referente a tópicos relacionados ao conteúdo de mecânica. Nossa estrutura organizacional foi elaborada a partir de trabalhos realizados por James Wertsch (2008) sobre narrativas, a partir dos quais adaptamos para o estudo de explicações científicas duas estruturas que Wertsch propôs com respeito a narrativas: explicações específicas e moldes esquemáticos explicativos. Relacionamos as explicações específicas aos momentos explicativos propostos por Ogborn, Kress, Martins e Mcgillicuddy (1996) e os moldes esquemáticos explicativos a tipos de explicações propostos por filósofos das explicações – em particular o modelo Mecânico-Causal, as explicações de Unificação e explicações Funcionais. Em nossa análise empírica buscamos identificar objetivos pedagógicos que os diferentes tipos de explicações científicas identificadas se destinaram a atender e observamos uma (inesperada) baixa ocorrência de explicações científicas nos seminários que acompanhamos, acompanhada de uma forte ênfase no treinamento da habilidade de resolução de problemas matemáticos. Utilizamos estes resultados para problematizar questões relacionadas à formação de professores para a educação básica à luz do uso que é feito de explicações científicas. / Scientific explanations are among the most important elements in science teaching. They relate to the notion of nature of science we reproduce, to the better understanding of concepts and to share scientific principles and hypotheses. Although there is no single scientific explanation's definition consensually accept by researchers in this theme, in the last decades it has been addressed in an increasing number of papers published in international journals on science teaching. However, we believe that this issue has received little attention from the research community in science teaching in Brazil, specially about activities related to constructing scientific explanations during teacher training. In this work we investigate elements related to scientific explanations elaborated by future teachers, and the way those elements are related to each others in explanation organization. For this, we propose an organizational structure of scientific explanation and we use it to analyze seminars presented by students of a Brazilian physics' teacher graduation during one of its disciplines, about topics related to mechanics. Our organizational structure was drawn from works done by James Wertsch (2008) on narratives, from which we adapted two structures that Wertsch proposed with respect to narratives for the study of scientific explanation: specific explanations and explanatory schematic templates. We associated specific explanations with explicative moments proposed by Ogborn, Kress, Martins e Mcgillicuddy (1996) and the schematic explanatory templates to explanation types proposed by explanation philosophers – especially the Causal Mechanical model, the Unification approach and the functional explanations. In our empirical analyze we seek to identify teaching goals that the different types of scientific explanations identified intended to meet and We noticed a (unexpected) low occurrence of scientific explanation in the seminars we follow, beside a strong emphasis on education to provide training in mathematical problem solving abilities. We used those results to discuss issues related to training teachers to basic education in light of the way scientific explanations are used.