Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2016-04-25T12:46:44Z No. of bitstreams: 1 PDF - José Fernando de Melo.pdf: 5925346 bytes, checksum: 4c919034ad26f87993fd7f4b1c441f21 (MD5) / Approved for entry into archive by Secta BC (secta.csu.bc@uepb.edu.br) on 2016-06-13T20:27:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PDF - José Fernando de Melo.pdf: 5925346 bytes, checksum: 4c919034ad26f87993fd7f4b1c441f21 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-13T20:29:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - José Fernando de Melo.pdf: 5925346 bytes, checksum: 4c919034ad26f87993fd7f4b1c441f21 (MD5) Previous issue date: 2014-05-26 / In the last three decades the research in Physics Education have pointed to the need for the use of Modern and Contemporary Physics (MCP) in High School, as a way to achieve of the Physics’ modernization and renewal contents at this degree of education. However, a few reflections have come to the classroom, and most of the times when they arrive, bring with them the same problems faced like as the previous curriculum, such as complicated mathematical formalism, overburdened workload or lack of appropriate training for teachers. Between these problems, this paper aims to present a didactic proposal to work content (MCP) in High School, using as a support to the science’s history and philosophy. The historical episode studied concerns the development of research into the structure of matter between the late nineteenth and early twentieth century, a period of strong conceptual change in Physics. After a description of didactic proposal, we report the experience of applying it in a class of third year High School students in a school in the city of Campina Grande. / Nas três últimas décadas as pesquisas na área de Ensino de Física têm apontado para a necessidade de utilização da Física Moderna e Contemporânea FMC no ensino médio como uma forma de se alcançar uma modernização e renovação dos conteúdos de Física nesse nível de ensino. No entanto, poucos reflexos têm chegado às salas de aula, e na maioria das vezes quando chegam, trazem consigo os mesmos problemas enfrentados pelo currículo anterior, tais como a formalismo matemático complicado, carga horária sobrecarregada ou a falta de uma formação adequada para os professores. Em meio a esses problemas o presente trabalho tem como objetivo principal apresentar uma proposta didática para trabalhar conteúdos de Física Moderna e Contemporânea (FMC) no Ensino Médio, utilizando como auxílio à história e filosofia da ciência. O episódio histórico estudado diz respeito ao desenvolvimento das investigações acerca da estrutura da matéria entre o final do século XIX e início do século XX, período de fortes mudanças conceituais na Física. Após a descrição da proposta didática, relatamos a experiência da aplicação da mesma em uma turma do terceiro ano do Ensino Médio de uma escola da cidade de Campina Grande.

Em nossas escolas de ensino médio a Física é, freqüentemente, apresentada aos alunos como algo fragmentado, descontextualizado, sem relação com a vida do aluno, e como um conhecimento pronto e acabado. Desenvolvemos um material didático fundamentado nas teorias de aprendizagem significativa, de David Ausubel, e da interação social, de Lev Vygotsky, como sugestão de alternativa para esta situação. Este material é sobre Física Térmica, e possui uma abordagem histórica e experimental desta área da Física. O material desenvolvido é constituído de seis módulos, sendo que em todos os módulos se faz a abordagem histórica do conteúdo. Para cada conceito trabalhado são propostas atividades experimentais com material de baixo custo, numa tentativa de minimizar os efeitos da pobreza material da maioria das escolas no que diz respeito a seus laboratórios. Ao final de cada módulo são propostos exercícios conceituais. O material foi desenvolvido de modo a estimular discussões entre os alunos e com o professor, promovendo a interação social e a troca de experiências na construção do conhecimento. Este projeto foi aplicado de março a agosto de 2008, em uma escola estadual de Porto Alegre. / It is frequent, in our high school teaching, to introduce Physics to the students in a fragmented and out-of-context manner, with no relation to the student's daily life and as a final and complete knowledge. We have developed an instruction material founded on the basis of the theories of significant learning, of David Ausubel, and of social interaction, of Lev Vygotsky, as an alternative proposal to this situation. The material is on Thermal Physics, and presents a historical and experimental approach to this area of Physics. The developed material has six sections, and in all of the sections a historical approach of the contents is done. For each topic some experimental activities are proposed, with low cost material, in an attempt to minimize the lack of laboratory facilities of most of our schools. Conceptual exercises are proposed at the end of each section. The material was developed in order to stimulate discussions among the students and with the teacher, aiming the social interaction and the share of experiences in the construction of knowledge. This project was applied from March to August 2008, in a public school of Porto Alegre.

En prenant comme point d'horizon l'entrée du concept de travail mécanique dans la physique théorique par les ingénieurs-savants du début de 19e siècle (Coriolis et Navier notamment), cette thèse montre la filiation de ce concept vis-à-vis de démarches apparaissant à l'aube du 18e siècle à l'Académie Royale des Sciences de Paris, notamment dans les oeuvres d'Amontons et de Parent. La thèse montre alors comment et pourquoi le concept commence à se développer au premier 18e siècle dans cet environnement, comment il est ensuite repris, enrichi, modifié par Pitot, Bélidor, Desaguliers, D. Bernoulli, et comment au contraire ce concept semble ignoré de savants plus théoriciens tel que D'Alembert. Le rôle de la rupture de la vision statique de la machine semble déterminant. Apparaît alors la forte dépendance de ce concept aux problématiques qu'il permet de résoudre, axées sur la quantification et l'optimisation de l'effet des hommes, des animaux et des machines en situation laborieuse, et leurs comparaisons mutuelles dont l'une des finalités est la recherche du profit économique. L'histoire du concept se donne à voir comme une interface permanente entre mécanique théorique, mécanique pratique, et aspects productifs. On suggère alors que la légitimité du concept tient dans sa pertinence à rendre compte du travail des agents producteurs. Enfin, la thèse s'attache à recréer l'épaisseur du réel derrière les concepts et les problématiques, en montrant ce qu'ils doivent aux stratégies gouvernementales et aux pratiques d'ingénieurs.

Em nossas escolas de ensino médio a Física é, freqüentemente, apresentada aos alunos como algo fragmentado, descontextualizado, sem relação com a vida do aluno, e como um conhecimento pronto e acabado. Desenvolvemos um material didático fundamentado nas teorias de aprendizagem significativa, de David Ausubel, e da interação social, de Lev Vygotsky, como sugestão de alternativa para esta situação. Este material é sobre Física Térmica, e possui uma abordagem histórica e experimental desta área da Física. O material desenvolvido é constituído de seis módulos, sendo que em todos os módulos se faz a abordagem histórica do conteúdo. Para cada conceito trabalhado são propostas atividades experimentais com material de baixo custo, numa tentativa de minimizar os efeitos da pobreza material da maioria das escolas no que diz respeito a seus laboratórios. Ao final de cada módulo são propostos exercícios conceituais. O material foi desenvolvido de modo a estimular discussões entre os alunos e com o professor, promovendo a interação social e a troca de experiências na construção do conhecimento. Este projeto foi aplicado de março a agosto de 2008, em uma escola estadual de Porto Alegre. / It is frequent, in our high school teaching, to introduce Physics to the students in a fragmented and out-of-context manner, with no relation to the student's daily life and as a final and complete knowledge. We have developed an instruction material founded on the basis of the theories of significant learning, of David Ausubel, and of social interaction, of Lev Vygotsky, as an alternative proposal to this situation. The material is on Thermal Physics, and presents a historical and experimental approach to this area of Physics. The developed material has six sections, and in all of the sections a historical approach of the contents is done. For each topic some experimental activities are proposed, with low cost material, in an attempt to minimize the lack of laboratory facilities of most of our schools. Conceptual exercises are proposed at the end of each section. The material was developed in order to stimulate discussions among the students and with the teacher, aiming the social interaction and the share of experiences in the construction of knowledge. This project was applied from March to August 2008, in a public school of Porto Alegre.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta é uma pesquisa sobre o uso de metáforas na construção de modelos por parte do físico escocês James Clerk Maxwell. O objetivo da pesquisa foi buscar compreender de que maneira o uso de metáforas e modelos é legítimo na ciência e em que medida contribui para seu sucesso. Além disso, busca compreender em que medida o uso de artifícios como modelos e analogias entre ramos distintos da ciência são impulsionadores de sucesso explicativo e preditivo da teoria do físico estudado. Explora as crenças teológicas e filosóficas do autor, que vê o mundo como unidade, permitindo a analogia entre ramos distintos da física. Seus desenvolvimentos em torno de teorias como calor, cores, óptica, magnetismo e eletricidade permitem evidenciar essa visão em todo o seu trabalho. Maxwell é considerado inaugurador de nova metodologia com o uso de modelos e metáforas. Explora o desenvolvimento da teoria das cores, da descrição matemática da estabilidade dos anéis de Saturno e o desenvolvimento da teoria dos gases como preâmbulo à discussão da teoria do eletromagnetismo. Descreve o desenvolvimento teórico do eletromagnetismo em seus diversos momentos. A construção da teoria do eletromagnetismo evidencia paulatino abandono do mecanicismo, uso intenso de modelos e metáforas temporários e ênfase na quantificação e no uso de experimentos. Discute o relacionamento de Maxwell com as discussões filosóficas, sociais e teológicas de sua época, seu engajamento em atividades práticas nesse sentido e suas influências científicas e filosóficas. Descreve e discute os textos filosóficos do cientista, em que se evidenciam sua ontologia, suas crenças teológicas e sua concepção de analogias. Discute a questão do uso de analogias em ciência e compara diversos autores que abordam o tema. A metodologia utilizada foi a de levantamento bibliográfico com análise crítica da literatura do autor e de seus comentadores, além de comentário crítico sobre os textos primários e secundários. Conclui que o sucesso científico de Maxwell deve-se à sua aposta numa unidade do mundo garantida por Deus, bem como na unidade entre o mundo e a mente humana, posturas que mostraram ser bem-sucedidas quando aplicadas à metodologia científica. Conclui também pela legitimidade e necessidade do uso de metáforas e modelos no empreendimento científico. / This is a research about the use of metaphors in the construction of models by the Scotish Physician James Clerk Maxwell. The aim of the research was to comprehend in which way the use of metaphors and models is legitimate in Science, and in what measure it contributes to its success. Also, tries to comprehend in which measure the use of artifices like models and analogies between different branches of Science forward the explicative and predictive success of the physicians theory that is studied here. It explores the theological and philosophycal beliefs of the author, who sees the world as a unity, allowing for the analogy between distinct branches of Physics. His developments with theories like heat, colour, optics, magnetism, and electricity enable to highlight this vision in the whole of his work. Maxwell is considered the starter of a new methodology with the use of models and metaphors. It explores the development of the theory of colours, the mathematical description of the stability of the rings of Saturn, and the development of the theory of gases as an introduction to the discussion of the theory of electromagnetism. It describes the theoretical development of electromagnetism in its several different moments. The theoretical construction of electromagnetism highlights the gradual abandonment of mecanicism, the intense use of temporary models and metaphors, and the enphasis in the quantification and use of experiments. It discusses the relationship between Maxwell and the philosophical, social and theological discussions of his time, his engagement in practical activities in this sense, and his cientific and philosophical influences. It describes and discusses the philosophical texts of the scientist, in which his ontology, his theological beliefs, and his analogy conceptions are highlighted. It discusses the issue of the use of analogies in Science, comparing several authors who deal with the subject. The methodology used was that of bibliographic survey with critical analysis of the authors literature, and of his commentators, and also a critical commentary on the primary and secondary texts. It concludes that the scientific success of Maxwell is due to his wager on the unity of the world guaranteed by God, as well as the unity between the world and the human mind, positions that showed to be well-succeeded when applied to the scientific methodology. It concludes also for the legitimacy and necessity of the use of metaphors and models in the scientific enterprise.

Este trabalho descreve o uso de elementos históricos como agente facilitador do aprendizado da Mecânica dos Fluidos no Nível Médio. Foi produzido um material instrucional alicerçado nas idéias da teoria da aprendizagem significativa de Ausubel e Novak. Além de tópicos históricos, o texto apresenta associações com o cotidiano do aluno. Complementaram a aplicação da proposta a realização de atividades experimentais e o uso de vídeos que representam os fenômenos físicos discutidos em aula. Através da observação diária em sala de aula e da análise de questionários respondidos pelos alunos ao final de sua aplicação, pudemos verificar que a proposta alcançou seus objetivos, uma vez que os estudantes ficaram mais predispostos ao aprendizado, além de terem assumido um comportamento mais participativo e entusiasmado em aula. Também foi elaborado um roteiro de sugestões visando a orientar professores que se interessem em desenvolver futuramente a proposta. / We describe the use of historical elements to facilitate the learning of Fluid Mechanics in High School. We have developed an instructional material founded on the basis of the theory of meaningful learning of Ausubel and Novak. Besides the historical topics, the text explores the quotidian of the student. As a complement, experimental activities and the use of videos, representing the physical phenomena presented in class, complemented the application of the proposal. Daily observation in classroom and analysis of the questionnaires answered by the students showed us that we succeeded in stimulating the students, who demonstrated much more enthusiasm and participation. It was developed, also, a guide with suggestions to teachers interested in utilizing the material.

Em nossas escolas de ensino médio a Física é, freqüentemente, apresentada aos alunos como algo fragmentado, descontextualizado, sem relação com a vida do aluno, e como um conhecimento pronto e acabado. Desenvolvemos um material didático fundamentado nas teorias de aprendizagem significativa, de David Ausubel, e da interação social, de Lev Vygotsky, como sugestão de alternativa para esta situação. Este material é sobre Física Térmica, e possui uma abordagem histórica e experimental desta área da Física. O material desenvolvido é constituído de seis módulos, sendo que em todos os módulos se faz a abordagem histórica do conteúdo. Para cada conceito trabalhado são propostas atividades experimentais com material de baixo custo, numa tentativa de minimizar os efeitos da pobreza material da maioria das escolas no que diz respeito a seus laboratórios. Ao final de cada módulo são propostos exercícios conceituais. O material foi desenvolvido de modo a estimular discussões entre os alunos e com o professor, promovendo a interação social e a troca de experiências na construção do conhecimento. Este projeto foi aplicado de março a agosto de 2008, em uma escola estadual de Porto Alegre. / It is frequent, in our high school teaching, to introduce Physics to the students in a fragmented and out-of-context manner, with no relation to the student's daily life and as a final and complete knowledge. We have developed an instruction material founded on the basis of the theories of significant learning, of David Ausubel, and of social interaction, of Lev Vygotsky, as an alternative proposal to this situation. The material is on Thermal Physics, and presents a historical and experimental approach to this area of Physics. The developed material has six sections, and in all of the sections a historical approach of the contents is done. For each topic some experimental activities are proposed, with low cost material, in an attempt to minimize the lack of laboratory facilities of most of our schools. Conceptual exercises are proposed at the end of each section. The material was developed in order to stimulate discussions among the students and with the teacher, aiming the social interaction and the share of experiences in the construction of knowledge. This project was applied from March to August 2008, in a public school of Porto Alegre.

Este trabalho descreve o uso de elementos históricos como agente facilitador do aprendizado da Mecânica dos Fluidos no Nível Médio. Foi produzido um material instrucional alicerçado nas idéias da teoria da aprendizagem significativa de Ausubel e Novak. Além de tópicos históricos, o texto apresenta associações com o cotidiano do aluno. Complementaram a aplicação da proposta a realização de atividades experimentais e o uso de vídeos que representam os fenômenos físicos discutidos em aula. Através da observação diária em sala de aula e da análise de questionários respondidos pelos alunos ao final de sua aplicação, pudemos verificar que a proposta alcançou seus objetivos, uma vez que os estudantes ficaram mais predispostos ao aprendizado, além de terem assumido um comportamento mais participativo e entusiasmado em aula. Também foi elaborado um roteiro de sugestões visando a orientar professores que se interessem em desenvolver futuramente a proposta. / We describe the use of historical elements to facilitate the learning of Fluid Mechanics in High School. We have developed an instructional material founded on the basis of the theory of meaningful learning of Ausubel and Novak. Besides the historical topics, the text explores the quotidian of the student. As a complement, experimental activities and the use of videos, representing the physical phenomena presented in class, complemented the application of the proposal. Daily observation in classroom and analysis of the questionnaires answered by the students showed us that we succeeded in stimulating the students, who demonstrated much more enthusiasm and participation. It was developed, also, a guide with suggestions to teachers interested in utilizing the material.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta é uma pesquisa sobre o uso de metáforas na construção de modelos por parte do físico escocês James Clerk Maxwell. O objetivo da pesquisa foi buscar compreender de que maneira o uso de metáforas e modelos é legítimo na ciência e em que medida contribui para seu sucesso. Além disso, busca compreender em que medida o uso de artifícios como modelos e analogias entre ramos distintos da ciência são impulsionadores de sucesso explicativo e preditivo da teoria do físico estudado. Explora as crenças teológicas e filosóficas do autor, que vê o mundo como unidade, permitindo a analogia entre ramos distintos da física. Seus desenvolvimentos em torno de teorias como calor, cores, óptica, magnetismo e eletricidade permitem evidenciar essa visão em todo o seu trabalho. Maxwell é considerado inaugurador de nova metodologia com o uso de modelos e metáforas. Explora o desenvolvimento da teoria das cores, da descrição matemática da estabilidade dos anéis de Saturno e o desenvolvimento da teoria dos gases como preâmbulo à discussão da teoria do eletromagnetismo. Descreve o desenvolvimento teórico do eletromagnetismo em seus diversos momentos. A construção da teoria do eletromagnetismo evidencia paulatino abandono do mecanicismo, uso intenso de modelos e metáforas temporários e ênfase na quantificação e no uso de experimentos. Discute o relacionamento de Maxwell com as discussões filosóficas, sociais e teológicas de sua época, seu engajamento em atividades práticas nesse sentido e suas influências científicas e filosóficas. Descreve e discute os textos filosóficos do cientista, em que se evidenciam sua ontologia, suas crenças teológicas e sua concepção de analogias. Discute a questão do uso de analogias em ciência e compara diversos autores que abordam o tema. A metodologia utilizada foi a de levantamento bibliográfico com análise crítica da literatura do autor e de seus comentadores, além de comentário crítico sobre os textos primários e secundários. Conclui que o sucesso científico de Maxwell deve-se à sua aposta numa unidade do mundo garantida por Deus, bem como na unidade entre o mundo e a mente humana, posturas que mostraram ser bem-sucedidas quando aplicadas à metodologia científica. Conclui também pela legitimidade e necessidade do uso de metáforas e modelos no empreendimento científico. / This is a research about the use of metaphors in the construction of models by the Scotish Physician James Clerk Maxwell. The aim of the research was to comprehend in which way the use of metaphors and models is legitimate in Science, and in what measure it contributes to its success. Also, tries to comprehend in which measure the use of artifices like models and analogies between different branches of Science forward the explicative and predictive success of the physicians theory that is studied here. It explores the theological and philosophycal beliefs of the author, who sees the world as a unity, allowing for the analogy between distinct branches of Physics. His developments with theories like heat, colour, optics, magnetism, and electricity enable to highlight this vision in the whole of his work. Maxwell is considered the starter of a new methodology with the use of models and metaphors. It explores the development of the theory of colours, the mathematical description of the stability of the rings of Saturn, and the development of the theory of gases as an introduction to the discussion of the theory of electromagnetism. It describes the theoretical development of electromagnetism in its several different moments. The theoretical construction of electromagnetism highlights the gradual abandonment of mecanicism, the intense use of temporary models and metaphors, and the enphasis in the quantification and use of experiments. It discusses the relationship between Maxwell and the philosophical, social and theological discussions of his time, his engagement in practical activities in this sense, and his cientific and philosophical influences. It describes and discusses the philosophical texts of the scientist, in which his ontology, his theological beliefs, and his analogy conceptions are highlighted. It discusses the issue of the use of analogies in Science, comparing several authors who deal with the subject. The methodology used was that of bibliographic survey with critical analysis of the authors literature, and of his commentators, and also a critical commentary on the primary and secondary texts. It concludes that the scientific success of Maxwell is due to his wager on the unity of the world guaranteed by God, as well as the unity between the world and the human mind, positions that showed to be well-succeeded when applied to the scientific methodology. It concludes also for the legitimacy and necessity of the use of metaphors and models in the scientific enterprise.

This work intended to investigate on the introduction of Modern and Contemporary Physics in High School through a historical approach of Physics, based on researches and reflections. It was investigated if would be possible to teach this new Physics in the first grade of High School. The research was carried out with high school students from two state colleges in the State of Sergipe, one being in the capital and the other in the countryside. The methodology was based on action research, considering the ideas of Barbier (2007) and Franco (2005). For the data analysis, we used the Theory of Critical Thinking from the studies of Ennis (1985), Buiegon and Tarouco (2015) and Tenreiro-Vieira and Vieira (2006). In the activity developed, the students were motivated and mobilized to reflect, question and argue about the history of Albert Einstein. The results showed that it is feasible to use the historical approach in the classroom to stimulate students to study the contents of physics, as well as to work with the theme of modern physics in high school from its historical context. / Neste estudo pretendeu-se investigar sobre a inserção da Física Moderna e Contemporânea no Ensino médio por meio da abordagem histórica da Física, com base em pesquisas e reflexões sobre essa temática. Buscou-se pesquisar se é possível ensinar sobre essa nova Física na primeira série do Ensino Médio. A pesquisa foi desenvolvida com alunos do Ensino Médio de dois colégios públicos estaduais do Estado de Sergipe, sendo um localizado na capital sergipana e o outro no sertão sergipano. A metodologia foi fundamentada na pesquisa-ação, considerando as ideias de Barbier (2007) e Franco (2005). Para análise dos dados nos debruçamos sobre a Teoria do Pensamento Crítico a partir dos estudos de Ennis (1985), Buiegon e Tarouco (2015) e Tenreiro-Vieira e Vieira (2006). Nas atividades desenvolvida, os alunos foram motivados e mobilizados a refletir, questionar e argumentar sobre a história de Albert Einstein. Os resultados mostraram que é viável usar a abordagem histórica em sala de aula de maneira a estimular os alunos a estudarem os conteúdos da física, como também é possível trabalhar com a temática Física Moderna no ensino médio a partir do seu contexto histórico.