The focus of this thesis was to find and evaluate the information resources available to teachers, in the context of creating or conducting demonstrational and student experiments in the Physics of the Microworld at high school. Another goal of the thesis was the creation of four sets of aids for experiments from various areas of microworld physics taught at the high school level. These sets contain instructions for teachers and worksheets for pupils. Another goal was to make the sets portable, which all four met. Part of this work is a description of the created experimental sets, worksheets for pupils and texts for teachers. The experimental sets will be stored on the premises of the Department of Physics Education and will be available for loan to teachers for teaching purposes.

<p>Jedna od &scaron;iroko zastupljenih metoda za uspe&scaron;nu&nbsp;realizaciju ciljeva naučnog obrazovanja je&nbsp;istraživačka&nbsp; metoda&nbsp; (Inquiry-based instruction),&nbsp;<br />koja se defini&scaron;e kao uključivanje učenika u&nbsp;proces aktivnog učenja kroz postavljanje&nbsp;<br />pitanja, analizu podataka i kritičko mi&scaron;ljenje. Problem ovog istraživanja bio je kako&nbsp;<br />primenom istraživačke metode u razrednoj&nbsp;nastavi&nbsp; povećati postignuća i motivisanost&nbsp;učenika u oblasti prirodnih nauka.</p><p>U teorijskom delu rada analiziran je&nbsp;konstruktivizam kao pedago&scaron;ka osnova&nbsp;<br />kvalitetnog naučnog obrazovanja,&nbsp; Principi i&nbsp;velike ideje naučnog obrazovanja kao osnova za&nbsp;pravilan izbor sadržaja, oblici, karakteristike i&nbsp;modeli istraživačkog učenja i poučavanja,&nbsp;kompetencije nastavnika i načini praćenja i&nbsp;vrednovanja postignuća učenika.&nbsp;</p><p>U empirijskom delu rada prikazani su rezultati&nbsp;pedago&scaron;kog eksperimenta sa paralelnim&nbsp;grupama u kome je proučavana primena&nbsp;istraživačke metode&nbsp; na fizičkim sadržajima&nbsp; u&nbsp;nastavi Prirode i dru&scaron;tva, i njen doprinos&nbsp;efikasnijem sticanju znanja, umeća i navika&nbsp;učenika, povećanju kvaliteta i kvantiteta&nbsp;njihovog znanja, kao i razvoju &nbsp;motivacije za rad&nbsp;u poređenju sa tradicionalnim pristupom. Za&nbsp;potrebe istraživanja oblikovani su inovativni&nbsp;nastavni modeli, testovi znanja i ankete za&nbsp;učenike i roditelje. &nbsp;Uzorak istraživanja činilo je&nbsp;112 učenika iz osam odeljenja četvrtih razreda&nbsp;dve osnovne &nbsp;&scaron;kole u Somboru.&nbsp;</p><p>Rezultati istraživanja su pokazali da primena&nbsp;istraživačke metode u nastavnoj praksi&nbsp;<br />pozitivno utiče na kvalitet i kvantitet stečenih&nbsp;znanja i umeća i da značajno doprinosi&nbsp;povećanju motivacije učenika za izučavanje&nbsp;fizičkih sadržaja. Ovim putem provereni i&nbsp;potvrđeni&nbsp; inovativni nastavni modeli mogu da&nbsp;nađu svoje mesto u nastavnoj praksi i tako&nbsp;doprinesu kvalitetnijoj realizaciji nastave&nbsp;prirodnih nauka, a time i povećanju &nbsp;naučne&nbsp;pismenosti veće populacije učenika.</p> / <p>Inquiry-based instruction is one of the widely used methods&nbsp; for the successful&nbsp; realization of the science teaching goals. It is defined as involving pupils into the&nbsp; process of active learning by asking questions, data analysis and critical thinking.&nbsp; The problem of this research is how the application of inquiry-based instruction in classroom teaching increases pupils&rsquo; motivation and achievement in the field of<br />natural sciences.</p><p>In the theoretical part of the paper the constructivism as a pedagogical basis of quality scientific education,&nbsp; Principles and great ideas of scientific education&nbsp; as a basis for right choice of contents, forms, characteristics and models of inquiry teaching&nbsp; and learning are analyzed, as well as teacher competence and ways of monitoring&nbsp; and evaluating of pupils&rsquo; achievement.</p><p>In the empirical part of the paper the results of pedagogical experiment with parallel groups is presented. In that experiment was studied the implementation of&nbsp; Inquiry-based instruction on physics contents in teaching Nature and Society in classroom teaching, and its contribution to the efficient acquiring knowledge, skills and habits of pupils, increasing the quality and quantity of their knowledge, as well as the developing the motivation to work, in comparison with the traditional approach. For the purposes of this research innovative teaching models, knowledge tests and&nbsp;questionnaire for pupils and parents were designed. The study sample consisted of 112 pupils from eight fourth-grade classes from two primary schools in Sombor.</p><p>The research results showed that the implementation of Inquiry-based instruction in teaching practice positively affects the quality and quantity of acquired knowledge and skills of pupils and significantly contributes to increasing pupils&rsquo; motivation for studying physics contents. Hereby tested and validated innovative teaching models can find their place in the teaching practice and thus contribute to better realization of teaching science, and thus increase scientific literacy of larger population of pupils.</p>

Neste trabalho mostramos que os conhecimentos da física podem ser utilizados como critérios para uma vida saudável. Isto se dá pela complexificação dos conhecimentos cotidianos com os conhecimentos da física, biomecânica e educação física para prática esportiva. Para construir um processo de ensino-aprendizagem, em um contexto interdisciplinar, que resultasse no uso do conhecimento físico como um critério de decisão para uma vida saudável, elaboramos um conjunto de atividades de multiabordagens com base nos ciclos de aprendizagem de Lawson em suas três fases: exploração, introdução do conceito e aplicação do conceito. Um dos principais objetivos dessas atividades é possibilitar que os estudantes entendam que a prática esportiva não é sinônimo de saúde. Os resultados obtidos após o desenvolvimento e aplicação das atividades em duas Escolas Estaduais de Ensino Médio do interior de São Paulo indicam uma complexificação do conhecimento cotidiano, por meio da apropriação de um conhecimento interdisciplinar, que antes não era identificado. Os resultados nos remeteram a importância da complexificação do conhecimento cotidiano com o conhecimento científico como forma de compreensão do seu papel na vida dos estudantes. / In this work we show that the physics knowledge can be used as criteria for a healthy life. This goal is achieved trough complexification of the quotidian knowledge with the knowledge of physic, biomechanics and physical education for sports practice. To build a teaching-learning process within a interdisciplinary context resulting the use of the Physics knowledge as a decision criteria for a healthy life, we planned a collection of activities based on Lawson learning cycles, using its three phases: exploration, concept introduction and concept application. One of the main objectives of these activities is allow students to know and to understand that the practice of sports is not synonymous of health. The results we obtained after the development and the application of activities at two public high schools of São Paulo, indicated a complexification of the quotidian knowledge, through the appropriation of an interdisciplinary knowledge, which was not identified before. The results drove us to the importance of the quotidian knowledge complexification with the scientific knowledge as a way of understanding the usefulness of those subjects in students\' daily life.

As pesquisas sobre o Ensino de Física no Brasil, apoiadas nos documentos oficiais da Educação e na necessidade, cada vez mais perceptível, de atualização dos currículos, indicam e fomentam uma maior articulação de tópicos de Física Moderna e Contemporânea (FMC) nas aulas de Física do Ensino Médio. Baseado nesse panorama, este trabalho sugere uma proposta educacional alicerçada no referencial teórico da aprendizagem significativa de David Ausubel para apresentar uma abordagem qualitativa dos princípios fundamentais da Mecânica Quântica sob uma perspectiva histórica, amparada em fatos científicos que antecederam a interpretação de Erwin Schrödinger da teoria quântica. Os conceitos levados aos estudantes foram baseados nos seis postulados da Mecânica Quântica, e passaram por um processo de transposição didática segundo a teoria de Yves Chevallard, de forma a adaptar os conteúdos ao nível de conhecimento dos estudantes. Como, segundo Ausubel, o fator decisivo para a aprendizagem depende do que o estudante já conhece, os encontros foram pautados, sempre que possível, em analogias entre o quântico e o clássico. Para atingir os objetivos de aprendizagem, lançou-se mão de uma variada gama de experimentos reais e virtuais. O uso de simulações computacionais mostrou-se uma valiosa ferramenta de apoio ao ensino, bem como o experimento da borracha quântica, figura central desta proposta didática, que permitiu a demonstração e a discussão de todos os conceitos tratados. Os resultados obtidos pelos alunos mostraram que boa parte deles conseguiu assimilar aquilo que se pretendeu ensinar, havendo indícios de aprendizagem significativa. A aplicação do projeto se deu no Colégio Militar de Porto Alegre, a uma turma de 36 alunos, majoritariamente do 3º Ano do Ensino Médio, durante o segundo semestre de 2016. / Studies about Teaching Physics in Brazil, supported by official documents in Education and by the necessity, increasingly noticeable, of curriculum update, indicate and promote a greater articulation of topics of Modern and Contemporary Physics (MCP) in High School physics classes. Based on this overview, this work suggests an educational proposal underpinned by David Ausubel’s Meaningful Learning theoretical framework to present a qualitative approach of fundamental principles of Quantum Mechanics, from a historical perspective and supported by scientific facts that preceded Erwin Schrödinger's interpretation of quantum theory. The concepts delivered to the students were based on six postulates of Quantum Mechanics and went through a process of didactic transposition according to Yves Chevallard's theory, in a way to adapt the content to students level of knowledge. According to Ausubel’s theory, the decisive factor for learning depends on what the student already knows, and thus the meetings were based, whenever possible, on analogies between the quantum and the classical approach. To reach the learning objectives, we used a wide range of real and virtual experiments. The use of computational simulations proved to be a valuable tool to support teaching. The quantum eraser experiment, in particular, central figure of this didactic proposal, allowed the demonstration and discussion of all the addressed concepts. Results showed that most of students could assimilate what was intended to be taught, suggesting meaningful learning. The project was implemented in the Military College of Porto Alegre to a group of 36 students, mostly from the third year of high school, during the second semester of 2016.

Com este trabalho realizamos uma comparação nas formas de compreender a Eletricidade entre estudantes de segundo grau que passaram pelas propostas de ensino do GREF e do Ramalho. Inicialmente fizemos um mapeamento das pesquisas a respeito dos conceitos espontâneos dos estudantes sobre corrente elétrica, resistência elétrica, energia e eletricidade a fim de sistematizarmos os modelos existentes sobre esses conceitos e utilizá-los na análise dos conhecimentos adquiridos pelos estudantes depois de cursarem uma das duas propostas de ensino. Através de um instrumento típico dessa linha de pesquisa, obtivemos, entre uma grande parte dos estudantes da proposta do Ramalho, resultados semelhantes àqueles encontrados nas pesquisas mapeadas enquanto, uma parcela considerável dos estudantes da proposta do GREF, mostraram uma formação diferenciada, com uma certa ampliação na visão a respeito da Eletricidade. Essas diferenças aparecem no uso correto do modelo clássico de correntes para explicar os fenômenos elétricos resistivos; na identificação mais abrangente da utilização de Eletricidade ou, ainda, no reconhecimento dos efeitos nocivos dos fenômenos elétricos, sem o temor que normalmente estes provocam. Tendo como referências nossas reflexões sobre a educação, o conhecimento físico e os processos de ensino-aprendizagem, procuramos compreender esses resultados através da análise dos elementos característicos de cada uma das propostas e pudemos verificar que, apesar de ambas tratarem do ensino de Eletricidade, são bastante diferentes. A proposta do Ramalho, com relação aos objetivos educacionais, almeja fundamentalmente que o aluno passe no exame vestibular, desenvolvendo, para isso, o conteúdo físico de maneira linear, fragmentada e apenas formal. E, no que se refere ao processo de aprendizagem, não existe espaço para a participação do aluno. E a proposta do GREF, tem como objetivo educacional, instrumentalizar o aluno para a compreensão do cotidiano, tratando o conhecimento físico de forma estruturada, usando o conceito de energia como elemento de estruturação e apresenta modelos explicativos para a construção de imagens sobre os objetos em análise. E, no processo de aprendizagem, a participação do aluno ocorre desde o início do curso, através do planejamento. / With this work we compared the ways to understand Electricity among high school students that had Electricity course with teaching proposals from GREF and Ramalho. Initially we searched for researches about students spontaneous concepts in electric current, electric resistance, energy and electricity intending to intending to arrange the existing models about these concepts, and using them to analyse how was the knowledge of the students after they had finished one of the courses from the teaching proposals. Using a typical instrument from this kind of research, with a great portion of students from Ramalhos proposal, we obtained almost the same results that we had found at the initials researches. Although, among the students from GREFs proposal, the answers showed a different formation with a certain amplification in their point of view about Electricity. These differences are: in the correct apply of the classic current model to explain electric resistive phenomenon; in recognising the great utilisation of Electricity and, in spite of harmful effects from electric phenomenon, the students usually recognise them. Considering our thoughts about Education, Physics and teaching and learning processes, we looked for to comprise these results analysing the attributes elements from which proposal and, even if the two proposals intend to teach Electricity, we could confirm that they are very different from each other. The principal educational objective from Ramalhos proposal is in order to make the student pass in the university exam; to reach this, it develops the physics contents in a linear way, and in fragments that uses only the formal language. In this proposal, the student doesnt have space to participate actively in the learning process. And, the principal educational objective for GREFs proposal is give students abilities to comprise the diary things using Physics knowledge which is developed as a structure having the energy concept guiding the whole and, this proposal still introduces explaining models to construct images about the objects which are being analysing. And, in this course, the student participates from the very beginning, including when he helps to make the plan.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:01:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Juares Dutra da Silva.pdf: 7930367 bytes, checksum: ac5967f5466b6087f5d3fa629bcaebac (MD5) Previous issue date: 2012-02-28 / In modern times each day challenges are created by new technologies. Education must enable citizens to master them. This work analyzes the pedagogical impact of using a virtual model (computer simulation) alternated with a physical model (experiment) created by students in an educational workshop. The alternate use of two types of resources allows students to observe not only the use of different models, but participate in its construction. This considerably reduces the difficulty in realizing that the model is only analogous to the physical phenomenon studied, therefore has limitations compared to real one. The theories of Vigotski, Piaget, Papert and the philosophical reflections Bachelard helped in formulating some working hypotheses, in action planning and analysis of data collected. It is a qualitative research that uses on a few moments the researcher&#8223;s intervention. The results indicated that the tools created proved interesting to start students and teachers in a new mode of teaching-learning, allowing students a creative appropriation of formal knowledge. New research perspectives were thus created / Nos tempos atuais a cada dia criam-se novos desafios gerados pelo avanço tecnológico. A educação precisa habilitar o cidadão a dominar as novas tecnologias. O presente trabalho analisa o impacto pedagógico do uso de um modelo virtual (simulador computacional) alternado com um modelo físico (experimento) criado por alunos em uma oficina pedagógica. O uso alternado dos dois tipos de recursos permite que o aluno não só observe o uso de diferentes modelos, mas participe da sua construção. Isto diminui consideravelmente sua dificuldade em perceber que o modelo é apenas análogo ao fenômeno físico estudado, apresentando, portanto, limitações se comparado ao real. As teorias de Vigotsky, Piaget, Papert, e as reflexões filosóficas de Bachelard ajudaram na formulação de algumas hipóteses de trabalho, no planejamento das ações e na análise dos dados coletados. Trata-se de uma pesquisa qualitativa que recorre em alguns momentos à intervenção do pesquisador. Os resultados indicaram que as ferramentas se mostraram interessantes para iniciar alunos e professores em uma nova modalidade de ensino-aprendizado, permitindo ao aluno uma apropriação criativa do conhecimento formal. Novas perspectivas de pesquisa foram, assim, criadas

Orientador: Odete Pacubi Baierl Teixeira / Banca: Roberto Nardi / Banca: Marco Aurélio Alvarenga Monteiro / Resumo: Algumas pesquisas em ensino de física têm apontado a importância da utilização de textos paradidáticos, no processo de aprendizagem, como um recurso que pode contribuir para viabilizar um espaço de diálogo em sala de aula, possibilitando interações e, consequentemente, corroborando para a construção coletiva de conhecimentos. Nesta vertente, o papel do professor é fundamental, tendo em vista que será por intermédio da sua mediação que os diferentes conhecimentos, estudados no cotidiano da sala de aula, se desencadearão e se estruturarão. Desta forma, a presente pesquisa investigou as características das ações manifestadas por um professor de física, ao utilizar, particularmente, um capítulo de um específico texto paradidático, no contexto da sala de aula, identificando possíveis avanços e apropriações de conhecimento por parte dos alunos de uma turma de ensino de jovens e adultos (EJA). A pesquisa é um estudo de caso e as transcrições das aulas foram obtidas através de gravações em vídeo. Foi utilizada a categorização da análise da enunciação, defendida por Bardin, para identificar elementos referentes ao perfil do discurso do professor e, de posse deste perfil, foi empregada a categorização, proposta por Penick, visando a verificação relacionada ao nível hierárquico de alfabetização científica assumida pelos alunos. Os conhecimentos específicos, particularmente presentes durante a utilização do texto, envolviam velocidade, gravitação, força, impulso, pressão, radiação, massa e teoria do Bib Bang. Verificou-se que o texto, da maneira como foi empregado pelo professor, foi motivador para o aprendizado e, potencialmente significativo para o aumento do interesse dos alunos nas aulas de física, tendo sido observados casos de avanços de nível de alfabetização científica, principalmente com relação aos conceitos de campol... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Some researches associated with different of teaching physics have shown the importance of using paradidactic texts in the learning process. This recource can contribute in creating opportunites for discussions in the classroom by making interactions possible and, consequently, making the collective construction of knowledge feasible. In view of that, the teacher's role is crucial since it will be through the teacher that most knowledge provided in class will be structured and consolidated. Therefore, by identifying any possible progress and how knowledge was incorporated throughout the learning process of a group of young and adult students (herein called JA), this research has analyzed a physics teacher's actions in class while teaching a particular chapter of a paradidactic text. This research is a case study and transcripts of the lessons were obtained from videotapes and then categorized according to Bardin's teachings about analysis of the enunciation statements in order to identify elements regarding the profile of the teacher's discourse. After classifying such profile, the categorization proposed by Penick was then applied so as to verify the level of scientific literacy of the students. Specific knowledge, available mainly during text utilization, involved velocity, gravitation, force, impulse, pressure, radiation, mass and the Bib Bang theory. Due to the way it was used by the teacher, the text proved efficient in motivating students in the learning course of action and potentially significatn to increase their interest in physics lessons. As a matter of fact, in some cases there was some advance in terms of concepts such as gravitational field, gravitational acceleration and its dependency in relation to the mass of interacting bodies as well as the difference between mass and weight. / Mestre

This thesis deals with the incorporation into teaching physics at the elementary school. It highlights the importance of conducting experiments on this subject. It deals with the role of improvised devices in physics education and their active use of the students. Examines and compares the benefits of active participation of pupils in the classroom for their motivation and better understanding and reinforce the learning.

The aim of this diploma thesis is to create an educational portal designed to support the teaching of physics at the elementary school with the use of standard web design methods. The purpose of the portal will be to simplify the preparation of teachers for experimental teaching at the 2nd level of elementary schools through a database of experiments and other materials such as videos. The benets of this portal will be veried and evaluated through in-depth interviews with physics teachers at the 2nd grade of elementary schools. One part of the thesis is also an analysis and evaluation of similar web projects dealing with physics teaching. In the rst part of my thesis, I deal with the analysis and evaluation of similar web projects. The next part is focused on the design and creation of the educational portal itself and contains brief information about the design methods and the procedures of creation. In the next section, I will deal with the creation of content for the portal and nally, I will interview the teachers who used the created educational web.

As pesquisas sobre o Ensino de Física no Brasil, apoiadas nos documentos oficiais da Educação e na necessidade, cada vez mais perceptível, de atualização dos currículos, indicam e fomentam uma maior articulação de tópicos de Física Moderna e Contemporânea (FMC) nas aulas de Física do Ensino Médio. Baseado nesse panorama, este trabalho sugere uma proposta educacional alicerçada no referencial teórico da aprendizagem significativa de David Ausubel para apresentar uma abordagem qualitativa dos princípios fundamentais da Mecânica Quântica sob uma perspectiva histórica, amparada em fatos científicos que antecederam a interpretação de Erwin Schrödinger da teoria quântica. Os conceitos levados aos estudantes foram baseados nos seis postulados da Mecânica Quântica, e passaram por um processo de transposição didática segundo a teoria de Yves Chevallard, de forma a adaptar os conteúdos ao nível de conhecimento dos estudantes. Como, segundo Ausubel, o fator decisivo para a aprendizagem depende do que o estudante já conhece, os encontros foram pautados, sempre que possível, em analogias entre o quântico e o clássico. Para atingir os objetivos de aprendizagem, lançou-se mão de uma variada gama de experimentos reais e virtuais. O uso de simulações computacionais mostrou-se uma valiosa ferramenta de apoio ao ensino, bem como o experimento da borracha quântica, figura central desta proposta didática, que permitiu a demonstração e a discussão de todos os conceitos tratados. Os resultados obtidos pelos alunos mostraram que boa parte deles conseguiu assimilar aquilo que se pretendeu ensinar, havendo indícios de aprendizagem significativa. A aplicação do projeto se deu no Colégio Militar de Porto Alegre, a uma turma de 36 alunos, majoritariamente do 3º Ano do Ensino Médio, durante o segundo semestre de 2016. / Studies about Teaching Physics in Brazil, supported by official documents in Education and by the necessity, increasingly noticeable, of curriculum update, indicate and promote a greater articulation of topics of Modern and Contemporary Physics (MCP) in High School physics classes. Based on this overview, this work suggests an educational proposal underpinned by David Ausubel’s Meaningful Learning theoretical framework to present a qualitative approach of fundamental principles of Quantum Mechanics, from a historical perspective and supported by scientific facts that preceded Erwin Schrödinger's interpretation of quantum theory. The concepts delivered to the students were based on six postulates of Quantum Mechanics and went through a process of didactic transposition according to Yves Chevallard's theory, in a way to adapt the content to students level of knowledge. According to Ausubel’s theory, the decisive factor for learning depends on what the student already knows, and thus the meetings were based, whenever possible, on analogies between the quantum and the classical approach. To reach the learning objectives, we used a wide range of real and virtual experiments. The use of computational simulations proved to be a valuable tool to support teaching. The quantum eraser experiment, in particular, central figure of this didactic proposal, allowed the demonstration and discussion of all the addressed concepts. Results showed that most of students could assimilate what was intended to be taught, suggesting meaningful learning. The project was implemented in the Military College of Porto Alegre to a group of 36 students, mostly from the third year of high school, during the second semester of 2016.