Orientador: João Francisco Escobedo / Banca: Alexandre Dal Pai / Banca: José Alfredo Covolan Ulson / Banca: Renato Correia de Barros / Banca: Rodrigo Henrique Cunha Palacios / Resumo: Neste trabalho são desenvolvidos modelos de estimativa para fração difusa da radiação global (Kd) nas partições horárias e diária: o Modelo Estatístico (ME) clássico e com Técnicas de Aprendizado de Máquina (TAM). Estas técnicas são do tipo Redes Neurais Artificiais (RNA), Sistema Adaptativo de Inferência Neuro Fuzzy (ANFIS) e Máquina de Vetores de Suporte (SVM). O modelo ME utiliza como referência somente a transmissividade atmosférica (KT) e as TAM um conjunto de combinações de oito variáveis astronômicas, geográficas e meteorológicas. Na elaboração dos modelos ME e TAM foram utilizadas uma base de dados de sete anos (2000-2006) de medidas obtidas na Estação Meteorológica e de Radiometria Solar de Botucatu/SP. Para validação dos modelos ME e TAM foram elaboradas, a partir das medidas obtidas, duas bases anuais denominadas de Ano Típico (AT) e Ano Atípico (AAT). No Capítulo 1 foram desenvolvidos os modelos na partição horária com ME, com as RNA do tipo: Percepton Multicamadas (MLP), Função de Base Radial (RBF) e Regressão Generalizada (GRNN), e a ANFIS. No Capítulo 2 foram desenvolvidos os modelos na partição diária com o ME, a rede MLP, que apresentou os melhores resultados do Capítulo 1 e a SVM. Os indicadores estatísticos mostram que entre as TAM, o melhor desempenho nas partições horária e diária foi obtido com a técnica MLP, com desempenho (RMSE) superior ao modelo ME em aproximadamente 56% na partição horária e 20% na partição diária, nas duas bases de validação na est... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, we develop models for the estimation of the fraction of diffuse solar irradiance (Kd) in the hourly and daily partitions: the Statistical Model (SM) and Machine Learning Techniques (MLT) of the type Artificial Neural Networks (ANN), Adaptive Inference System Neuro Fuzzy (ANFIS) and Support Vector Machine (SVM). The statistical model (MS) uses as reference only the transmitted fraction of global irradiation (KT) and (MLT) a set of combinations of eight astronomical and meteorological variables. The models use a base of seven years (2000-2006) of measurements obtained at the Solar Radiometry Station of Botucatu/SP, being part to elaborate the (SM) and training of the (MLT) and another to validate the models reorganized in two bases known as the Typical Year (TY) and the Atypical Year (AY). In Chapter 1 the models are developed in the hourly partition with (MS), the (ANN) with Multilayer Percepton (MLT), Radial Base Function (RBF) and Generalized Regression (GRNN) and (ANFIS) models. Chapter 2 models are developed in the daily partition with the (SM) and (ANN/MLP) and the technique (SVM). The statistical indicators show that the performance of the (MLT) in both hourly and daily partitions was obtained with the performance (RMSE) in relation to the model (SM) of approximately 56% in the hourly partition and 20% in the daily partition in the validation (TY) and (AY) in the estimation of (Kd). These results indicate that when entering astronomical and meteorological variables in model, the precision between the estimated and measured values, ensure a better performance compared to the statistical model (SM), which makes the techniques an alternative for estimating the fraction of diffuse solar irradiance (Kd) with the conditions used. / Doutor

Nesta pesquisa, investigamos como alunos de ensino médio escrevem de forma argumentativa ao utilizarem dados empíricos de uma investigação experimental de biologia. Neste trabalho, entendemos a ciência como cultura e, inseridos numa perspectiva sócio-cultural do processo ensino-aprendizagem, abordamos a aprendizagem de ciências como enculturação. Neste processo, o ensino desenvolve múltiplas práticas em sala de aula introduzindo os alunos às regras, linguagem e processos da cultura científica. Fizemos uma revisão de como os diferentes processos da cultura científica se articulam numa atividade experimental para construir o conhecimento científico, com ênfase nas atividades de conhecimento biológico. Focalizamos especialmente alguns aspectos da linguagem científica, para, compreendendo a forma como eles se apresentam nas discussões e na produção de artigos, papers e relatórios produzidos pelos cientistas, podermos entender as possíveis aproximações com a educação científica, especificamente no aspecto da produção escrita escolar. Apresentamos o padrão de argumentação como ponto importante na linguagem científica, e fundamental no ensino de Ciências na abordagem de aprendizagem como enculturação. Nossa investigação pretende analisar a construção de uma escrita argumentativa, por alunos de ensino médio, a partir da utilização de dados empíricos em aulas experimentais de biologia, aproximando-se do que ocorre na produção científica com aspectos da biologia funcional. Nossa hipótese é que, em aulas de investigação aberta em biologia, a análise e a discussão dos dados empíricos obtidos pela atividade dos alunos promovem o desenvolvimento da escrita argumentativa. Para investigar esse processo, acompanhamos uma seqüência didática de um professor de biologia do primeiro ano do ensino médio, que propôs que seus alunos respondessem a uma questão-problema: Qual é a importância da luz no desenvolvimento de vegetais?. Durante três meses, gravamos em vídeo e em áudio toda a parte experimental realizada pelos alunos e discutimos o processo. Para responder nossa questão inicial sobre a argumentação escrita dos alunos, foram utilizados como dados potenciais, os relatórios escritos individualmente pelos estudantes (e entregues à professora no final da parte experimental), formando nossas unidades de análise. Com esses relatórios pudemos analisar os diferentes aspectos da linguagem científica, principalmente a escrita argumentativa, utilizando o padrão de Toulmin (1958(20061)), além de evidenciar o papel dos dados empíricos e dos conceitos biológicos na produção do aluno. Entendemos que, ao possibilitar que os alunos experimentem uma diversidade de situações de investigação de longo prazo no laboratório de biologia, e estimulando-os no contato com uma diversidade de dados empíricos, o professor aproxima-os das circunstâncias que ocorrem nas atividades características da cultura científica, estimulando-os na elaboração da argumentação escrita. / At this research, we investigated how high school students write on an argumentative basis as they make use of empirical data provided by experiments in biology. Here we mean science as a cultural concept and, from a sociocultural perspective of the teaching-learning process, regard the teaching of science as a kind of enculturation. As far as this enculturation is concerned, the teaching of science involves multiple practices in class so as students are introduced to the language, rules and process of the scientific culture. We underwent a revision of how some processes has been articulated in experimental activities aiming to build scientific knowledge, specially the biological one. The focus of our work is placed on some aspects of scientific language in order to understand, firstly, how they appear in scientific papers, and, secondly, what would be their contact with scientific education, mostly relating to school essays. We present the argumentation pattern as an important point with regard to scientific language and as an essential item concerning the teaching of science within the enculturation process. Our investigation intends to analyze the building of an argumentative write by high school students backed up with the use of empirical data obtained from experiments in biology classes, thus approaching their write of what occurs in the production of scientific texts. The hypothesis of this work is that, in classes of open biological investigation, the analyses and discussions of the empirical data obtained by students promote the development of argumentative write. To investigate this process, we followed a didactic sequence of a teacher of biology in charge of a high schools first grade class. The question proposed by the teacher was: What is the importance of light for the growing of plants? Over three months, we recorded on video and on audio the material related to all experiments, and went through a series of discussions on the matter. To answer our initial statement over students argumentative write, we made use of outputs such as potential data and pupils individual reports. In possession of this material, we were not only able to analyze the different aspects of the scientific language, specially the argumentative write, using as support the so-called Toulmins2 argumentation pattern, but also realize the role of the empirical data as well as the biological concepts in the production of each student. We have learnt that, by giving students the opportunity of facing a diversity of long experiments in the laboratory of biology, and encouraging them to come to know about a range of empirical data, the teacher brings them close to the circumstances that preside the activities regarding the scientific culture, giving also incentive so as they feel themselves entitle to produce an argumentative write.

Este trabalho teve como objetivo propor e investigar a contribuição de uma sequência didática para aulas prático-laboratoriais no ensino superior em Química. A sequência didática proposta buscou desenvolver habilidades e competências relacionadas, principalmente, à análise e seleção de resultados experimentais e fundamentais para a formação do profissional químico, de acordo com as Diretrizes Curriculares para o Ensino Superior em Química (BRASIL, 2001). As atividades elaboradas nesta proposta buscaram promover habilidades cognitivas de alta ordem (HOCS - High ordem cognitive skills), para isso foram utilizadas estratégias que não são tradicionalmente empregadas em disciplinas experimentais no ensino superior, como a abordagem investigativa, por exemplo. A aplicação da proposta ocorreu no contexto de uma disciplina experimental obrigatória oferecida para estudantes do primeiro ano de cursos de Química (Licenciatura em Química e Bacharelado em Química - com ênfase em Química Ambiental) da Universidade de São Paulo (USP). O tema da proposta desenvolvida foi titulações ácido-base e o principal objeto de estudo foi a curva de titulação e sua interpretação. De forma geral, os estudantes, os docentes e os monitores da disciplina foram receptivos com a proposta e com os objetivos de estudo. Considerando que o trabalho desenvolvido no contexto da disciplina experimental foi pontual e a sequência didática elaborada neste estudo teve duração de apenas cinco aulas do programa, os resultados obtidos foram satisfatórios e responderam questões relacionadas à promoção das HOCS. Foi possível explorar as potencialidades de metodologias que não são tradicionalmente utilizadas no laboratório didático no ensino superior em Química. / This study aimed to propose and investigate the contribution of a didactic sequence for practical and laboratory classes in higher education in chemistry. The proposed didactic sequence sought to develop related skills and competences, especially the analysis and selection of experimental and fundamental results in the formation of the chemical professional, according to the Curriculum Guidelines for Higher Education in Chemistry (BRAZIL, 2001). The activities developed in this proposal sought to promote high order cognitive skills (HOCS), for it was used strategies that are not traditionally used in experimental disciplines in higher education, as the investigative activities, for example. The implementation of the proposal took place in the context of a mandatory experimental subject offered to students in the first year chemistry courses (Degree in Chemistry and Bachelor of Chemistry - with emphasis on Environmental Chemistry) from the University of São Paulo (USP). The theme of the proposal was developed acid-base titrations and the main object of study was the titration curve and its interpretation. In general, students, teachers and instructors of discipline were receptive to the proposal and the study objectives. Whereas the work undertaken in the context of experimental course was timely and the didactic sequence elaborated in this study lasted only five program classes, the results were satisfactory and answered questions related to the promotion of the HOCS. It was possible to exploit the potential of methodologies that are not traditionally used in teaching laboratory in higher education in chemistry.

Ovinos são modelo animal para diversas pesquisas biomédicas, além de serem estudados nas pesquisas zootécnicas e veterinárias. Em algumas circunstâncias experimentais as ovelhas necessitam ser alojadas sozinhas, sem contato social com coespecíficos. Como são altamente sociais, os ovinos ficam estressados com mudanças no seu ambiente social, especialmente com a separação do rebanho. Isso desencadeia uma série de respostas endócrinas e comportamentais, comprometendo o bem-estar do animal e possivelmente os resultados da pesquisa que está sendo realizada. Uma forma de minimizar esses efeitos é prover um ambiente mais estimulante, através de enriquecimento ambiental. O presente trabalho teve como objetivo verificar a influência do enriquecimento ambiental com espelhos, para ovinos mantidos isolados em ambiente novo, após estresse agudo causado pelo transporte. Vinte e quatro ovelhas foram divididas em quatro grupos: Grupo Espelho, no qual as ovelhas foram mantidas em isolamento social num ambiente enriquecido com um painel de espelho; Grupo OvCo e OvDes, no qual as ovelhas ficaram acompanhadas, respectivamente, de uma ovelha do mesmo rebanho e de um rebanho diferente; Grupo Isolado, no qual as ovelhas foram mantidas em isolamento social e sem enriquecimento ambiental. Cada ovelha foi transportada da propriedade de origem até o local do experimento, sempre no mesmo horário, onde permaneciam até o dia seguinte. Foram realizadas seis coletas de sangue para dosagem de cortisol: basal, na chegada ao local do experimento e duas, quatro, seis e 24 horas após a chegada. O comportamento dos animais foi registrado durante as primeiras 6 horas de permanência no local do experimento, através de uma microcâmera. Nas dosagens de cortisol não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas entre os grupos. Houve diferença estatística no momento da chegada, logo após o transporte, em todos os grupos. Observa-se uma tendência do declínio do cortisol nas primeiras duas horas ser mais acentuado no grupo OvCo, menos acentuado no grupo Isolado e os outros dois grupos apresentando valores intermediários. A análise comportamental não evidenciou diferença estatística nos parâmetros número de balidos, número de passos, tempo de interação com o enriquecimento ambiental, tempo de permanência deitada e tempo gasto se alimentando. A latência para iniciar a alimentação foi significativa (P<0,05), sendo maior no grupo OvCo em relação ao OvDes e ao Espelho. O benefício do uso de espelhos como ferramenta de EA para a espécie ovina não ficou evidente no presente estudo para as condições que o mesmo foi executado. / Sheep are animal model for several biomedical research, in addition to being studied in agricultural and veterinary research. In some experimental conditions the sheep need to be housed alone, without social contact with conspecifics. Sheep, being highly social animals, are stressed by changes in their social environment, especially by the separation from the flock. As consequence, a series of endocrine and behavioral responses is triggered, compromising the welfare of the animal and possibly the research results. One way to minimize these effects is to provide a more stimulating environment, through environmental enrichment. This study aimed to verify the influence of environmental enrichment with mirrors for sheep kept isolated in the new environment, following acute stress caused by transportation. Twenty-four sheep were divided into four groups: Mirror Group, in which the sheep were kept in social isolation in an environment enriched with a panel mirror, OvCo and OvDes Groups, where the sheep were accompanied, respectively, by a sheep from the same flock and from a different flock, and the Isolated Group, in which the sheep were kept in social isolation, without environmental enrichment. Each sheep were transported from the farm to the location of the experiment, always at the same time, where they remained until the following day. Serum cortisol analysis were performed at six different time points: baseline, on arrival at the experiment site, and two, four, six and 24 hours after arrival. Animal behavior was recorded during the first 6 hours at the place of the experiment with a camera. Cortisol levels were not statistically different among groups. We observed an increase in cortisol levels at arrival time in all groups. There is a trend towards a faster reduction in cortisol levels in OvCo group, while the reduction seems to be slower in the Isolated sheep, and the other two groups having intermediate values. Behavioral analysis showed no statistical difference in the number of bleatings, number of steps, time of interaction with environmental enrichment, lying, and eating. The latency to start feeding was significant (P <0.05), being higher in group OvCo in relation to OvDes and the Mirror groups. The benefit of using mirrors as a tool of environmental enrichment for the sheep was not evident in this study for the conditions that it was developed.

A formação continuada de professores de Química, bem como as práticas pedagógicas por eles desenvolvidas, tem sido objeto de estudos por parte de muitos pesquisadores, os quais têm apontado preocupações com os rumos que essa formação vem tomando. Algumas pesquisas em Ensino de Química têm destacado a importância do uso de atividades experimentais investigativas para o desenvolvimento de habilidades cognitivas nos alunos e para sua maior participação no processo de aprendizagem. Assim, entende-se que são muitas as necessidades formativas do professor de química, tendo em vista que a elaboração de planos de aula, que favorecem a exploração pelos estudantes da atividade experimental e propicia o desenvolvimento de habilidades cognitivas de ordens mais altas. Para tanto, é imprescindível que estes planos tenham características de atividades investigativas, sendo acompanhados de questões que possibilitem o desenvolvimento de tais habilidades. A presente pesquisa investigou como os professores de química preparam planos de aula priorizando a elaboração de questões para que os alunos possam desenvolver habilidades cognitivas em atividades experimentais investigativas. Foi proposto um curso de formação continuada para professores de Química da Rede Pública do Estado de São Paulo na região de Diadema. Tal curso ocorreu em oito encontros de quatro horas, gravados em áudio e vídeo. Foram apresentados e discutidos alguns subsídios sobre atividades experimentais investigativas e os professores elaboraram planos de ensino. Esses planos foram analisados de acordo com algumas características que esse tipo de atividade apresenta: situação problema, atividade pré e pós-laboratório, coleta, registro e analise dos dados e apresentação de conclusões. As questões apresentadas pelos professores foram analisadas de acordo com as ideias apresentadas por Zoller sobre habilidades cognitivas de ordens mais baixas e mais altas. Ao confrontar os planos iniciais com os finais, verificou-se, que os professores apresentaram progressão crescente nos seguintes aspectos: inicialmente não apresentavam um problema a ser investigado, e os resultados não eram discutidos com os alunos; no plano final, a metodologia se aproximava da investigativa, a partir de um problema a ser pesquisado pelo aluno. No laboratório, inicialmente os alunos apenas comprovavam o que foi verificado no livro, no plano final, os alunos elaboravam conclusões sobre conhecimentos novos para eles. No plano inicial não foram apresentadas questões aos alunos; no plano final, todos os professores elaboraram questões com diferentes demandas cognitivas que visavam à exploração da atividade experimental. Consideramos que os professores avançaram na elaboração de atividades experimentais de cunho investigativo, apesar de constatar que os planos de aula não alcançaram um nível mais elevado de construção do conhecimento, pois não apresentaram ao aluno um novo problema a ser resolvido, a partir de seu conhecimento. / The purpose of this study was to investigate how chemistry teachers plan inquiry-based activities and pose questions to the students aiming to promote higher order thinking skills. An in-service course was offered to chemistry teachers of some public schools of Diadema, São Paulo. Eight meetings between this researcher and the teachers occurred; the teachers got background in developing inquiry laboratory activities, and planned tree activities. These plans were analyzed according some characteristics of inquiry lab activities, such as problem situation, pre-lab activities, pos-lab activities, collecting, recording and analysis of data. The questions posed by the teachers were analyzed considering Zollers\" classification of cognitive skills. By comparing the initial plans with the last ones, some improvements could be verified. The first plan did not present a problem to be investigated by the students, the experimental results were not proposed to be discussed by the class; the experiment aimed to prove theories already taught. The final plan revealed an inquiry based approach, a problem is proposed to be investigated by students, and they were asked to make conclusions achieving new knowledge. While the initial plans presented no questions to explore the collected data, in the final plans the teachers posed questions of different levels of cognitive demand. Although the lesson plans have not reached a higher level of inquiry elaboration, we consider that some of the teachers made remarkable progress in their proposals.

O vírus da hepatite E (HEV) é um patógeno emergente de distribuição global, causador de hepatite aguda e crônica em humanos e infecções assintomáticas em animais. No Brasil a prevalência de infecção por HEV em humanos e animais ainda é pouco compreendida, assim como as características de virulência, patogenicidade e de infecção inter-espécies de isolados do genótipo 3, zoonótico, circulantes no país também são desconhecidas. O estudo foi dividido em duas etapas, com os objetivos de 1) contribuir no diagnóstico laboratorial molecular do HEV a partir do desenvolvimento de um protocolo de RT-PCR em tempo real (RT-qPCR) para pesquisa do HEV em amostras biológicas, e 2) contribuir com a compreensão das características moleculares, sorológicas, clínico-laboratoriais, ultrassonográficas e histopatológicas associadas à infecção experimental em macacos-da-noite (Aotus azarai infulatus) por um isolado do genótipo 3 suíno do HEV previamente detectado na Amazônia oriental brasileira. O protocolo de RT-qPCR foi desenvolvido com a caracterização da curva de detecção e aplicado em concomitância com testes sorológicos para avaliação diagnóstica restrospectiva de 318 (n = 318) amostras de soros humanos suspeitos de hepatite E. O HEV-RNA não foi detectado em nenhuma das amostras humanas testadas, mas foi determinada soroprevalência de 3,4% e 5,9% de anti-HEV IgM e IgG, respectivamente, o que indicou baixa prevalência de infecção por HEV, mesmo entre pacientes com suspeita clínica e/ou laboratorial de hepatite E na Amazônia brasileira. O estudo experimental em macacos-da-noite foi desenvolvido durante 12 semanas e os animais infectados, por via intravenosa (n=3) e oral (n=3) (e dois controles), foram avaliados semanalmente para determinação dos parâmetros clínicos, bioquímicos, hematológicos, sorológicos (pesquisa de anti-HEV IgM e IgG por enzimaimunoensaio) e moleculares (HEV-RNA soro e fezes por RT-qPCR). Adicionalmente, os animais também foram submetidos a avaliação hepática mensal por ultrassonografia, histopatologia e pesquisa hepática de antígenos do HEV por imunohistoquímica. Os seis macacos-da-noite infectados apresentaram o HEV-RNA em amostras de soro e/ou fezes, e alguns apresentaram evidências de soroconversão, detecção hepática do antígeno viral por imunohistoquímica associada a alterações clínicas e laboratoriais de hepatite aguda oligossintomática. Assim, o protocolo RT-qPCR demonstrou ser aplicável na pesquisa molecular do HEV em amostras de humanos e animais, representando uma importante ferramenta de diagnóstico laboratorial. O estudo experimental permitiu a primeira validação de um primata neotropical como modelo experimental para estudos de infecção com o genótipo 3 do HEV. / Hepatitis E virus (HEV) is an emerging pathogen with global distribution that causes acute and chronic hepatitis in humans and asymptomatic infections in animals. In Brazil, the prevalence of HEV infection in humans and animals is still poorly understood, and the characteristics of virulence, pathogenicity and inter-species infection of the genotype 3 isolates circulating in the country are unknown. The study was divided in two stages that aimed to 1) contribute to the molecular diagnosis of HEV infection by the development of a real-time RT-PCR protocol (RT-qPCR) for HEV-RNA research in biological samples, and 2) to contribute to understanding of molecular, serological, clinical-laboratory, ultrasonographic and histopathological features of HEV genotype 3 in owl monkeys (Aotus azari infulatus) experimental infected with isolate of swine HEV genotype 3 previously detected in the Eastern Brazilian Amazon. The RT-qPCR protocol was developed with characterization of a quantification standard curve and later applied concurrently with serological tests in the retrospective evaluation of 318 (n = 318) human serum samples of hepatitis E suspected cases. HEV-RNA was not detected in any of human tested samples, but seroprevalence of 3.4% and 5.9% was determined for anti-HEV IgM and IgG, respectively, that indicated a low prevalence of HEV infection, even among patients with clinical and/or laboratory suspicion of hepatitis E in the Brazilian Amazon. The experimental study in owl monkeys was developed during12 weeks and the animals were infected by intravenous (n = 3) and oral (n = 3) routes (and two negative controls) were evaluated for determination of clinical, biochemical, hematological, serological (anti-HEV IgM and IgG by enzyme immunoassay) and molecular (HEV-RNA serum and stool by RT-qPCR) parameters weekly. Additionally, the animals were also evaluated by hepatic ultrasonography, histopathology and immunohistochemistry research of HEV antigens in liver monthly. The six infected owl monkeys presentend HEV-RNA in serum and/or stool, and some monkeys presented with evidence of seroconversion, liver detection of HEV antigens by immunohistochemistry associated with clinical and/or laboratory findings of oligosymptomatic acute hepatitis. Thus, the RT-qPCR protocol demonstrated to be applicable in the molecular investigation of HEV infection in human and animal samples, and it also represented an important laboratory diagnostic tool. The experimental study allowed the validation of the first neotropical primate model for HEV genotype 3 infection studies.

Este trabalho tem como objetivo principal analisar as atividades experimentais como recurso de ensino-aprendizagem, com base na Teoria da atividade. As atividades experimentais têm sido apontadas por muitos professores e pesquisadores como responsável por diminuir as dificuldades e proporcionar uma aprendizagem mais prazerosa. Porém, pesquisas ainda não mostraram de maneira clara qual a relação entre a realização de atividades deste tipo e a aprendizagem. Diante da diversidade de sentidos atribuídos à atividade experimental buscamos entender como este tipo de atividade tem sido concebida. Este panorama geral nos permite entender o grande número de abordagens que se pode conseguir com este recurso. Com isso, evidenciamos problemas que têm sido associados a realização de atividades experimentais, os quais exploramos, sob a perspectiva cultural-histórica, suas origens. Nesta perspectiva, entendemos que a Física é uma manifestação da atividade do homem no mundo, isto é, não pode ser compreendida de maneira descontextualizada, fora das práticas humanas. Dessa forma, a educação deve proporcionar aos sujeitos a imersão nas práticas culturais já estabelecidas e fornecer a ele instrumentos de mediação, inclusive os da ciência, para que atue no mundo de maneira consciente. A atividade experimental, como parte dessa produção cultural, só adquire sentidos quando mergulhada em uma práxis, onde sujeitos compreendem seu papel na atividade, quando compartilham certos instrumentos mediadores comuns que os farão ter acesso ao mesmo objeto, ou seja, participar de uma mesma atividade. Como fruto desta atividade, após um processo de significação e ressignificação, de reconhecimento dos contextos de validade dos instrumentos mediadores, os sujeitos, de posse destes instrumentos, tem chance de atuar em outros contextos dando novos significados a sua vivência. / The main objective of this work is to analyze the experimental activities as tools for teaching and learning based on Activity Theory. The experimental activities have been pointed out by many teachers and researchers as responsible for reducing the difficulties and provide a more enjoyable learning. However, researches do not show clearly what is the relationship between perform such activities and learning. Facing the diversity of meanings attributed to the experimental activity we initially review the literature about the ways this type of activity has been designed. This overview allows us to understand the numerous approaches that can be achieved with this resource. Then, we highlight problems that have been associated with the use of experiments and we explore them from the cultural-historical perspective. From this point of view, we understand that physics is a manifestation of human activity in the world, i.e. cannot be understood decontextualized from the human practices. Thus, education should provide subjects\' immersion in the cultural practices already established and providing mediation tools, including science, to act consciously in the world. The experimental activity, as part of cultural production, only acquires meaning when imbibed into a practice where subjects understand their role in the activity, they share common mediating tools that will provide access to the same object, or part of the same activity. As a result of this activity, after a process of meaning and reinterpretation, the recognition of the contexts of validity of the mediators\' instruments, the subjects in possession of these instruments have a chance to perform in other contexts, giving new meaning to their living situation.

Algumas pesquisas em Ensino de Química têm destacado a importância do uso de atividades experimentais investigativas para o desenvolvimento de habilidades cognitivas nos alunos e para sua maior participação no processo de aprendizagem. Os experimentos investigativos são uma das estratégias sugeridas para alcançar esses objetivos. Assim, se os alunos participarem de etapas como: coleta de dados, análise e discussão; poderão formular hipóteses e propor soluções para o problema proposto, desenvolvendo seu raciocínio lógico e habilidades cognitivas importantes para a construção do conhecimento químico e para a sua formação cidadã. Desta forma, a presente pesquisa investigou as habilidades cognitivas manifestadas por alunos do ensino médio de química em atividades experimentais investigativas. Foram gravadas, em áudio e vídeo, quatro seqüências de aulas desta natureza em duas escolas localizadas na cidade de São Paulo. Três seqüências de aulas foram realizadas em uma mesma escola e conduzidas pela mesma professora. Os conceitos abordados foram: densidade e temperatura de ebulição. O conceito de densidade foi desenvolvido em duas turmas, e o conceito de temperatura de ebulição em somente uma delas. O conceito desenvolvido na outra escola foi o de temperatura de fusão. Respostas escritas e os relatórios elaborados pelos alunos também foram coletados e analisados. As aulas foram transcritas e analisadas qualitativamente utilizando categorias de análise criadas pela pesquisadora, baseadas nas habilidades cognitivas manifestadas pelos alunos. Para a elaboração das categorias de análises, utilizou-se as idéias de Zoller, que classifica as habilidades cognitivas de acordo com o baixo ou alto nível de demanda cognitiva requerida para a solução de um problema, denominadas LOCS (Lower Order Cognitive Skills - Habilidades Cognitivas de Baixa Ordem); ou HOCS (Higher Order Cognitive Skills - Habilidades Cognitivas de Alta Ordem). Verificou-se, grande participação dos alunos nas atividades e manifestação de habilidades cognitivas de alta ordem, como elaboração de hipóteses e análise de variáveis, porém, grande parte das respostas foi classificada como habilidades cognitivas de baixa ordem. Entretanto, o nível de habilidades cognitivas manifestadas pelos alunos está relacionado com o nível cognitivo das questões propostas pelo professor. A análise das respostas escritas dos alunos também evidencia habilidades cognitivas de alta ordem, porém, os alunos apresentam certa dificuldade em sintetizar suas idéias e as expressarem por escrito. Os resultados também mostram que o papel do professor é de suma importância ao questionar e propor desafios aos alunos para que estes possam propor suas próprias hipóteses e propor possíveis soluções para o problema. / Some studies in Chemistry Teaching have focused the importance of the use of investigative laboratory work to develop students\' cognitive skills to increase the participation in the learning process. So, if the students are involved in steps as: data collection, analysis and discussion, they will be able to formulate hypothesis and to propose solutions to the problem, developing logical reasoning and cognitive skills important to the construction of chemical knowledge and for citizenship. This work investigated the cognitive skills expressed by secondary education students in investigative experimental chemistry activity. The sequences of four inquiry classes carried out in two schools localized in São Paulo were recorded on audio e videotape. Three sequences of classes were conduct by a teacher in one of these schools and the concepts developed were: density and boiling point, in the other school the concept studied was melting point. The reports and the written answers were also colected and analysed. The classes were transcripted and analised qualitatively using the categories developed by this researcher, based on the cognitive skills expresed by the students. Zoller\'s ideas guided the development of the categories. According to him, the cogntive skills may be classified as LOCS and HOCS, based on the cogntive demand claim to answer a question. The results show great involvement of the students in the activity and their answers reveal higher order cognitive skills, such as development of hypothesis; however, they also give answers that were classified as lower order cognitive skills. The analysis of the written answers evidenced higher order cognitive skills; however, the students present some dificults to synthesize their ideas and to express them in their writing. The results also show that the teacher\'s mediation is very important to conduct questions and challenges in order to allow the students to elaborate hypothesis and to propose solutions to the problem.

O presente trabalho propõe-se a analisar a controvérsia da experimentação animal por meio do método da dialética materialista a partir de duas unidades que compõem a temática: o teor dos argumentos usados por diferentes atores na controvérsia e as contradições que engendram os sistemas de atividade dos sujeitos. Por meio da dialética, buscou-se superar a dualidade dos argumentos apresentados, na busca por novas formas de divulgação científica. Sem julgar a validade e o mérito das argumentações, foram analisados o discurso de duas pesquisadoras, dois ativistas, um político e um representante do Conselho Nacional de Controle de Experimentação Animal. A partir do arcabouço estrutural da Teoria da Atividade, proposto por Engeström, buscamos compreender onde se localizam as contradições mais evidentes no discurso dos sujeitos e discutir como ações de divulgação científica poderiam propiciar um ambiente favorável para a superação dessas contradições e o desenvolvimento qualitativo do sistema de atividade. Por essa razão, queremos trazer, para esta investigação, as conferências de consenso como ferramenta inovadora de comunicação da ciência, em uma abordagem deliberativa e com participação ativa da sociedade, que nos auxilie no avanço desses conflitos. / This study proposes to analyze the controversy of animal experiments by the method of materialist dialectics from two units that make up the theme: the content of the arguments used by different actors in the controversy and contradictions that engender the activity systems subject. Through the dialectic, he sought to overcome the duality of the arguments made in the search for new forms of science communication. Without judging the validity and the merits of the arguments, we analyzed the speech of two researchers, two activists, a politician and a representative of the National Council for Animal Experimentation Control. From the structural framework of Activity Theory, proposed by Engeström, we try to understand where there are the most obvious contradictions in the discourse of subjects and discuss how science communication actions could provide a favorable environment for overcoming these contradictions and the qualitative development of the system activity. For this reason, we want to bring to this research, consensus conferences as an innovative communication tool of science, in a deliberative approach and active participation of society, to assist in the advancement of these conflicts.

Tese de mestrado. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 1998