Orientador: Prof. Dr. Célio Adrega de Moura Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - MNPEF, 2016. / Neste trabalho é apresentada uma proposta coerente para discutir a cosmologia em sala de aula no Ensino Médio, com foco na constante de Hubble. Para tanto: busca-se compreender como a Cosmologia é apresentada nos livros didáticos desse nível escolar; discutem-se as dificuldades do ensino desse tema no Ensino Médio. Documentos oficiais dos órgãos educacionais (PCNEM - MEC, 1999) foram consultados para justificar a implementação da Cosmologia no Ensino médio. Mas, para o sucesso desta tarefa, foi necessário dividir o trabalho em duas frentes: a primeira, uma abordagem didático/pedagógica, apoiada em diversos pesquisadores do ensino das ciências celestes na educação básica, dentre eles, Rodolfo Langhi e Roberto Nardi, discutindo o ensino da astronomia e Marco Antonio Moreira, com preocupações metodológicas as quais auxiliaram na confecção da Unidade de Ensino Potencialmente Significativa (UEPS), que é um produto para a sala de aula. A segunda frente foi a busca da compreensão da Cosmologia no contexto da ciência, como ela saiu de mera especulação no passado, para chegar a um patamar de destaque entre as demais áreas do saber humano na atualidade. / This thesis presents a coherent proposal to discuss cosmology in high school classes, focusing on the Hubble constant. To this end: we try to understand how cosmology is presented in textbooks for high school level. We discuss the difficulties of teaching this subject in high school. Official documents of educational agencies (PCNEM - MEC 1999) were consulted to justify the implementation of Cosmology in high school level. But for the success of this task it was necessary to work on two fronts: the first one is a didactic / pedagogical approach, supported by several researchers of the teaching of celestial science in basic education, among them Rodolfo Langhi and Roberto Nardi, discussing specifically the astronomy education and Marco Antonio Moreira, with methodological concerns (LANGHI & NARDI, 2013.) which assisted in the making of the Potentially Meaningful Teaching Units (PMTU) that is a teaching method for the classroom. The second front of our work was an attempt to understand cosmology in the context of science, as this issue changed its status from speculation, in the past, to reach a leading science level among the other areas of human knowledge today.

Orientador: Prof. Dr. Pedro Galli Mercadante / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - MNPEF, 2016. / O presente trabalho traz o relato do conjunto de experiência sobre o desenvolvimento e aplicação de um módulo didático sobre tópicos de física moderna, em especial a física quântica, no Ensino Médio, a partir do estudo dos modelos atômicos. Atualmente a física moderna tem despertado bastante a curiosidade dos jovens. Isso porque eles são protagonistas de um mundo cada vez mais conectado, cujas tecnologias são fundamentadas na física desenvolvida no século XX. Diante disso, este trabalho foi desenvolvido sobre diferentes aspectos, objetivando contribuir com a melhoria do ensino de física no Ensino Médio, propondo a reflexão e inserção de conteúdos pouco explorados nas séries desse segmento. Para fundamentar esse trabalho, foi feita uma pesquisa com os professores de física do Ensino Médio, avaliando como são trabalhados os modelos atômicos e tópicos de física moderna em suas aulas, e uma análise de livros didáticos de física mais distribuídos nas escolas desse segmento. O resultado desse estudo mostrou que esses conteúdos são trabalhados de modo insatisfatório, não proporcionando uma aprendizagem significativa, ou mesmo nem são trabalhados. Com base nos pressupostos teóricos de David Ausubel e Joseph Novak, foi proposta uma sequência de aulas abordando os modelos atômicos desde as concepções dos antigos gregos, passando por modelos clássicos como Thonsom e Rutherford, e culminando no advento da mecânica quântica, trabalhando conteúdos importantes como a teoria de quantização, dualidade onda-partícula, princípio da incerteza e equação de Schrödinger. Dessa forma, busca-se a contextualização no ensino da física, fazendo uma ponte entre a física clássica e a física moderna. Essa proposta de trabalho foi aplicada em uma escola particular da cidade de Itu ¿ SP. Ao longo do curso, os alunos foram avaliados através da participação em sala de aula, tarefas propostas, elaboração de mapas conceituais sobre o tema e prova formal escrita. O resultado dessas avaliações foi bastante positivo, mostrando uma clara evolução cognitiva do aluno. Por fim, todo o material foi organizado, sistematizado em um conjunto de sete aulas e disponibilizado em um website. / This research brings a report of an experience set about the development and application of a didactic module about topics in modern physics, especially quantum physics, in high school, based on the study of atomic models. Nowadays, modern physics has aroused young learners¿ curiosity. This fact happens because they are protagonists of a world increasingly connected, with its technologies based on physics developed during twentieth century. Thus, this research was developed considering different aspects, in order to contribute with the improvement of the teaching of physics in high school, proposing the reflection and insertion of contents that are not exploited in the series of this segment. Underlying this work, it was done a research with the physics teachers from high school, aiming to evaluate the way atomic models and other topics of modern physics are taught in their classes, and also didactic books of physics that are generally delivered in high school were analyzed. The result of this research showed that these contents are taught in an unsatisfactory manner, what avoids a meaningful learning, or sometimes they are not even taught. Based on theoretical assumptions of David Ausubel and Joseph Novak, it was purposed a sequence of classes approaching atomic models since the ancient Grecian conceptions, extending to classic models as Thonsom and Rutherford and culminating in the advent of quantum mechanics, working with important contents such as the quantization theory, duality wave-particle, uncertainty principle and Schrödinger equation. Thus, it was aimed to contextualize the teaching of physics, establishing a relationship between classic and modern physics. This purpose of work was applied in a private school of Itu city, located in São Paulo state. During the course, students were evaluated through their involvement in classes, purposed tasks realization, elaboration of conceptual maps about the theme and written formal text. The results of these evaluations were quite positive, showing a clear cognitive evolution from the students. Finally, all the material was organized, systematized in a set of seven classes and available in website.

Orientador: Prof. Dr. Lúcio Campos Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - MNPEF, 2016. / Há, no Brasil, um considerável número de escolas de ensino médio que adotam sistemas didáticos apostilados. Em geral, priorizam um ensino focado na preparação dos estudantes para os vestibulares. No caso da Física, esta situação se reflete em práticas pedagógicas assentadas no uso de fórmulas e técnicas de resolução de problemas, o que leva boa parte dos estudantes a se sentirem desmotivados e distantes de uma compreensão mais abrangente e contextualizada da Física. Trata-se de uma situação contraditória frente aos preceitos encontrados em documentos oficiais sobre educação básica, os quais expressam a importância de se ensinar uma Física que permita aos alunos compreenderem melhor o mundo que os cerca. Acreditando ser possível aproximar a realidade descrita acima com os preceitos oficiais, este trabalho se colocou a tarefa de construir uma sequência didática que permita uma abordagem mais abrangente da Física para ser aplicada num contexto de sistema apostilado. Para isso, alguns elementos da perspectiva da Alfabetização Científica foram tomados. Em particular, partindo-se de uma visão metodológica pluralista, desenvolveu-se uma sequência didática que, além das apostilas, lançou mão de um texto historiográfico, um experimento demonstrativo, um vídeo e uma simulação computacional. A proposta foi aplicada em uma sala do segundo ano do ensino médio de uma escola particular da cidade de São Bernardo do Campo. Os temas de física escolhidos foram a Termometria e a Calorimetria. Através de questionários e testes visando explorar o desenvolvimento motivacional e conceitual dos estudantes foi possível inferir que a sequência proposta atingiu seus principais objetivos. / In Brazil, there is a huge number of high schools (mainly private) adopting Teaching Systems based on booklets. In general, their focus is on the students preparation for the university entrance exams. In the case of Physics teaching, this induces poor pedagogical practices based on the use of formulas and problem solving techniques, which lead the students to feel unmotivated and far from a broad and contextualized view of Physics. This is a contradictory situation if we consider the Brazilian official documents for the basic education, which express the importance for the students to understand the world and its complexity with a critical and contextualized view. Believing that it is possible to conceive new strategies inspired by the official documents aims in order to overcome the above mentioned pedagogical limitations, the present study took the following task: to build a didactic sequence useful in the context of Booklet Teaching Systems but allowing a more contextualized and critical approach to physics. For this, some elements from the perspective of Scientific Literacy were taken. In particular, starting from a pluralistic methodological view, a didactic sequence was developed considering, in addition to the traditional school materials, a brief historiographic text, a demonstrative experiment, a video and a computer simulation. The proposal was then applied in a second year class of a private high school in the city of São Bernardo do Campo which adopt a Teaching System based mainly on Booklets. The physics subject chosen was Thermometry and Calorimetry. Through questionnaires and tests aimed to explore the motivational and conceptual students development it was found that the proposed sequence achieved its main objectives.

Orientadora: Profa. Dra. Leticie Mendonça Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - MNPEF, 2016. / Neste trabalho apresentamos uma sequência didática para o ensino de tópicos de Eletromagnetismo em nível de Ensino Médio. A sequência didática proposta inclui atividades de pesquisa em sites de busca na Internet e a realização de experimentos virtuais seguindo as etapas e sequências do simulador virtual "Gerador" disponibilizado pelo grupo PhET, da Universidade do Colorado. Para tanto desenvolvemos um produto educacional direcionado aos professores de Física a ser utilizado como organizador prévio visando facilitar a aprendizagem significativa dos novos conteúdos, segundo a concepção proposta por David Ausubel. A sequência foi desenvolvida em uma turma da terceira série do Instituto Educacional Ativa, escola particular situada na cidade de Itapira, no estado de São Paulo. Foram trabalhados os seguintes conceitos e tópicos previstos no conteúdo programático: campo magnético e linhas de campo magnético, fluxo magnético, a Lei da Indução de Faraday, força eletromotriz induzida, a Lei de Lenz, eletroímãs, transformadores, e geração e transformação de energia. As atividades foram realizadas em sala de aula com os alunos organizados em duplas/trios, previamente à aula formal sobre o assunto trabalhado, e os grupos registravam por escrito as suas observações/conclusões relativas às atividades propostas. Após cada atividade, ocorria a socialização do conhecimento, com a intermediação do professor, por meio de discussões com os alunos das observações/conclusões dos grupos. Teve-se por objetivos com esta proposta didática estimular a participação do aluno, tornando a aula mais dinâmica, promover a autonomia e o trabalho em equipe, incentivar o senso crítico e desenvolver a capacidade de observação e de registro das observações/conclusões. Com base nos apontamentos realizados pelos alunos e nas discussões que se sucederam às atividades, implementamos algumas correções/melhorias no material didático, resultando como produto final deste trabalho os roteiros das atividades de pesquisa na Internet e os roteiros dos experimentos virtuais utilizando o simulador virtual "Gerador" do PhET. / In this work, we present a didactic sequence for teaching concepts of Electromagnetism in a high school level. It includes web researches and the realization of virtual experiments according to the sequences and steps of the "Generator" simulator, designed by the Physics Education Technology project, from the University of Colorado. We have developed an instructional product to be used by high school teachers as advance organizers in order to facilitate the meaningful learning of the new knowledges, as proposed by David Ausubel. The sequence was applied to students of the third year from Instituto Educacional Ativa, a private school in Itapira, São Paulo state. The contends worked were: magnetic field and magnetic field lines, magnetic flux, the Faraday's Law of electromagnetic induction, induced electromotive force, the Lenz's Law, electromagnet, transformers, and generation and transformation of energy. The activities were carried out in the classroom with the students arranged in groups, in advance to the formal class, and the groups registered by hand their observations/conclusions concerning the questions proposed. Socialization of the knowledge was promoted after each activity with the aid of the teacher to moderate the discussion. The goals of the present didactic sequence were to stimulate the student participation, favoring a more dynamic class, to promote autonomy, group work and critical thinking, and to improve the observational and registering skills. Based on the handwritten notes taken in class by students along the different activities, we improved the didactical material which resulted in the final product, that is, the guides of the research activities in the web and the guides of the virtual experiments using the "Generator" simulator from PhET.

Orientador: Prof. Dr. Célio Adrega de Moura Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - MNPEF, 2016. / Esta dissertação trata da proposição e aplicação de uma sequência de aulas com o objetivo de aprendizagem de tópicos de Fenômenos ondulatórios sendo estes:Velocidade de propagação;Comprimento de onda;Frequência; Ondas longitudinais e transversais; Ondas eletromagnéticas e Mecânicas Atributos do som ¿ Timbre, Altura e Intensidade; Ondas estacionárias ¿ Harmônicos, Oscilação em cordas e tubos, Nós, Ventres e Frequência fundamental. Foi usado para tanto as Unidades de Ensino Potencialmente Significativas que divide a sequência didática em oito passos. A sequência de aulas foi aplicada no ensino regular e na Educação de Jovens e Adultos (EJA) das escolas municipais da cidade de São Caetano do Sul e Mauá, respectivamente. A aplicação foi feita com jogos, experimentos, apresentação musical, vídeo, teste e construção de instrumentos musicais. A avaliação dos alunos foi feita utilizando-se relatórios, desempenho em jogos e resolução de exercícios. O bom desempenho dos alunos nas avaliações mostrou indícios de compreensão dos conteúdos trabalhados. / We propose the implementation of a series of high school lessons on wavelike phenomena with the following topics: propagation velocity; wavelength; frequency; longitudinal and transverse waves; electromagnetic waves and sound mechanical attributes - timbre, height and intensity; standing waves - harmonics, flicker on ropes and tubes, nodes, wombs, and fundamental frequency. We use Potentially Meaningful Teaching Units as a method that divides the instructional sequence in eight steps. The sequence of lectures was applied in regular high school education and adult education at public schools in the cities of São Caetano do Sul and Mauá, respectively, in the industrial belt of São Paulo. The lectures were conducted using games, experiments, musical presentations, videos, tests and construction of musical instruments. The students' evaluation was assessed using reports, gaming performance and problem solving.

Orientador: Prof. Dr. Pedro Galli Mercadante / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - MNPEF, 2016. / O ensino por projetos já é prática consagrada e tem mostrado sua eficácia: alunos questionadores, investigadores e dotados de maior capacidade de interpretação de situações problema e do mundo. No entanto, sua aplicação requer engajamento de toda escola num único objetivo. Prática difícil nos dias de hoje, dada a premência do ensino conteudista e focado nos resultados das avaliações externas. Paradoxalmente, essas avaliações requerem cada vez mais do aluno análise de cenários e propostas de intervenção não lhe ensinadas pelos métodos tradicionais. Este projeto tem por objetivo oferecer uma alternativa ao método tradicional, focando no ensino e aprimoramento das competências e habilidades. Trata-se da adoção de ensino por projetos na forma de desafios, ao final de um período ou módulo de aprendizagem. Dessa forma, o aluno colocará em prática seus conhecimentos e precisará adquirir outros, necessários à elaboração e confecção de protótipos que operem dentro dos padrões estabelecidos. O registro de todas as fases dos projetos, confecção e testes, em relatórios científicos simplificados, tem a finalidade de propiciar a ele uma análise mais aprofundada dos assuntos trabalhados, tanto em sala de aula como fora dela. O produto final fruto desta dissertação é um manual detalhado de projetos, destinados a professores, aplicáveis em qualquer escola, contendo roteiros, sugestões, modelos de relatórios, propostas de avaliação e resultados esperados. / Teaching by projects already is an established practice and have been showing its efficacy: questioning and investigative students, equipped with high interpretation capabilities of real world problems. However, bring this kind of teaching to reality needs the whole engagement available to the school applied to a single objective. It is ahard and almost impossible practice nowadays, because teaching sustains politics that gives very importance to the contents and is focused on the results of external assessments. Paradoxically, these assessments increasingly require the student analyses scenarios and proposes interventions that not taught by traditional methods. This project aims to present an alternative to the traditional method, without breaking with the teaching of the competencies and skills. That refers to the adoption of teaching by projects in form of challenges, in the end of a period or a module of learning. Thereby students will put in practice their knowledge and they need acquire other ones necessary to elaborate and fabricate prototypes that work within established standards. The registration of all of the project¿s steps, production and tests, in simplified scientific reports, aims to propitiate a depth analysis of the issues worked, both inside and outside the classroom. The final product of this dissertation is a detailed project manual, adequate to teachers and able to be applied in any school, containing scripts, suggestions, report models, assessments proposals and expected results.

Orientadora: Prof. Dra. Laura Paulucci Marinho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - MNPEF, 2016. / O objetivo deste trabalho foi desenvolver e avaliar uma sequência de ensino para o ensino de astronomia, aplicada em uma escola pública do Estado de São Paulo, com alunos do último ano do ensino médio. Nossos estudos iniciais indicaram uma quantidade significativa de trabalhos direcionados para o ensino de astronomia, contudo, poucos são específicos para o ensino da astronomia estelar. A sequência de ensino teve como tema a origem, a evolução e a morte das estrelas. O produto educacional oriundo desta dissertação consistiu na elaboração de um material didático sobre essa temática voltado a auxiliar professores do ensino médio na construção de suas aulas. O referencial teórico utilizado na elaboração das atividades da sequência de ensino e na avaliação de seus resultados foi a Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel e os Mapas Conceituais de Novak. Analisando os mapas conceituais construídos pelos alunos antes e após a aplicação da sequência de ensino e também com base em um teste de múltipla escolha, observamos indícios que apontam para uma aprendizagem significativa dos conceitos trabalhados. / The aim of this study was to develop and evaluate a teaching sequence for astronomy education that was applied in a public school of the State of São Paulo, Brazil, with students of the final year of high school. In our initial research, we found a significant number of studies directed to astronomy education. However, just a few of them dealt specifically with stellar astronomy. The teaching sequence adopted the origin, evolution and death of stars as theme. The educational product resulting from this dissertation consists of a didactic material set on this subject for high school teachers to use in their classes. The theoretical framework used to prepare the activities of teaching sequence and the evaluation of its results was the Theory of Meaningful Learning by David Ausubel and Concept Maps by Novak. Conceptual maps built by the students before and after the teaching sequence and a multiple-choice test were used as means to evaluateits effectiveness. After analyzing the data, evidences pointing to significant learning of the concepts related to the proposed theme were observed.

Orientador: Prof. Dr. Sinuê Dayan Barbero Lodovici / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional, 2016. / Geometry is present in many of our contemporary activities, which allows us to search for more contextualized teaching strategies in order to make the learning process more meaningful to the student. Folding square papers to create origami, seems, to some extent, something simple, seeing that since our childhood, we play folding paper, making boats, balloons or even aircrafts. However, much more than just folding randomly, Origami is based on basic geometry and without realizing it, we work with angles, planes, lines and points, enabling several ways to work with Geometry with this technique inside the classroom, in a playful and interesting way, arising the students¿ curiosity. Thus this thesis aims to present a proposal to approach in a more playful way the fundamental knowledge of Euclidean Geometry through Origami. In this work we broach two of the three classic and insolvable problems of Euclidean geometry using the ruler and the ideal compass, showing some possible elementary frames with only these two instruments. We also mention the constructability of certain numbers using the ruler and the ideal compass. Finally, we discourse about the Japanese technique of Origami, the axioms that substantiate its geometry as well as demonstrate the resolution for two of these insolvable problems: the angle trisection and the duplication of a cube. / A Geometria faz-se presente em várias de nossas atividades contemporâneas, o que nos permite buscar estratégias de ensino mais contextualizadas, de maneira que a aprendizagem seja mais significativa ao aluno. Fazer dobraduras em papel parece, até certo ponto, algo simples, visto que, desde a nossa infância brincamos com a dobradura em papel, seja fazendo barcos, balões ou aviões. Porém, muito além do ato de apenas dobrar de maneira qualquer, o Origami é fundamentado em conhecimentos básicos da Geometria e sem percebermos, trabalhamos com ângulos, planos, retas e pontos, possibilitando diversas formas de se trabalhar a Geometria com esta técnica em sala de aula, de maneira lúdica e interessante, despertando a curiosidade do aluno. Desta forma, esta dissertação busca apresentar uma proposta para abordar de maneira mais lúdica os conhecimentos fundamentais da Geometria Euclidiana através do Origami. Neste presente trabalho abordamos sobre dois dos três problemas clássicos e insolúveis da Geometria Euclidiana utilizando a régua e o compasso ideais, abordando algumas construções elementares possíveis com apenas esses dois intrumentos. Abordamos também sobre a construtibilidade de determinados números utilizando a régua e o compasso ideais. Por fim, discorremos sobre a técnica japonesa do Origami, os axiomas que fundamentam sua geometria, bem como a demonstração da resolução de dois desses problemas insolúveis: a trissecção do ângulo e a duplicação do cubo.

Orientador: Prof. Dr. Jeferson Cassiano / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional, 2016. / Neste trabalho de dissertação, apresentamos uma linha de pesquisa envolvendo a incomensurabilidade com um estudo de caso do número de ouro; sua definição, suas aplicações, sua relação com o pentagrama e com a sequência de Fibonacci e também suas curiosidades que o relacionamos com a arte e a natureza. O objetivo é mostrar como este tema pode vir a ser abordado entre os alunos do Ensino Fundamental e Medio de forma prática e interativa. / In this dissertation, we present a line of research involving incommensurable with a case study of the number of gold, its defnition, its applications, its relationship with the pentagram and the Fibonacci sequence and its curiosities that relate to art and nature. The goal is to show how this theme might be broached among students of middle school and high school in a practical and interactive way.

Orientador: Prof. Dr. Maurício Firmino Silva Lima / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional, 2016. / Esta dissertação apresenta as Frações Contínuas como facilitador para a compreensão do conjunto dos números racionais e o conjunto dos números irracionais. Busco retomar aspectos históricos sobre os segmentos comensuráveis e incomensuráveis, utilizando os convergentes das frações contínuas finitas e infinitas para compreensão da importância de uma boa aproximação. Assim, apresento como sugestão que esse tema seja incluído na Educação Básica, não como um tema curricular, mas como uma rica ferramenta para aplicação em diversos conteúdos já previstos nos anos finais do Ensino Fundamental e no Ensino Médio. / This dissertation presents the continued fractions as a facilitator to understanding the set of rational numbers and the set of irrational numbers. I have been looking for ways to resume historical aspects of the commensurable and incommensurable segments, using the convergent finite continued fractions and infinite to understanding the importance of a good approach. So, I offer a suggestion that this issue be included in basic education, not as a curriculum subject, but as a rich tool for application on content already provided for in the final years of elementary school and in high school.