A humanidade passa por um intenso momento de transformações sociais, na qual se valoriza a interpretação de fenômenos, a criatividade e o pensamento crítico. Neste sentido, o ensino das ciências da natureza pode contribuir na formação dos cidadãos. Entretanto, no cotidiano escolar prevalece a compartimentalização das disciplinas, o que pode prejudicar tanto no entendimento sistêmico dos fenômenos, quanto na percepção das relações de influências dos seus pormenores. A busca pela alfabetização científica através de ferramentas de visualização (mapas conceituais), pode ser uma alternativa para essa modificar este cenário educacional. O objetivo desta pesquisa é analisar os conhecimentos e descrever os ingressantes da Escola de Artes, Ciências e Humanindades (EACH), em relação ao tema \"Ciência, Tecnologia e Sociedade\" e suas relações de influência. Para tal, foi realizado um estudo de caso exploratório-descritivo, a partir de mapas conceituais semi-estruturados (MCs). Os 53 MCs foram coletados na 5ª semana do Ciclo Básico da EACH, na disciplina do ACH 0011, ministrada no 1º semestre de 2009. Foram realizadas as seguintes análises: (1) \"semântica\", na qual todas as proposições (n = 683) foram categorizadas pelo consenso entre três especialistas em ensino de ciências, com o objetivo entender as intenções de significado dos mapeadores, na tentativa de responder a questão focal do MC; (2) \"estrutural\", na qual observou-se a complexidade da rede proposicional do MC, seguindo os parâmetros \"Densidade Proposicional\" (DP), \"Conceitos Iniciais com Múltiplas proposições\"(CIM) e \"Conceitos Finais com Múltiplas proposições\"(CFM), fundamental para agrupar os MCs para subsequentes comparações; (3) \"frequência das categorias dos grupos de maior e menor complexidade estrutural\", com o intuito de verificar a influência da estrutura dos MCs na intenção semântica das proposições; (4) \"conceitual das proposições da categoria \'Natureza da ciência\' dos grupos de maior e menor complexidade estrutural\", a fim de averiguar os conceitos mais utilizados em ambos os grupos. Os resultados indicaram o caráter multidisciplinar não transversal da educação básica brasileira ao evidenciar a preponderância da categoria \"Natureza da ciência\". Mostraram, também, não haver relação imediata entre a complexidade da estrutura dos MCs e as intenções semânticas das suas proposições. Ressalta-se que os procedimentos utilizados configuram-se como interessantes estratégias para o uso cotidiano nas salas de aula. Esta dissertação permitirá aos docentes da EACH obter maiores informações sobre os conhecimentos prévios dos seus ingressantes. / Humanity is passing through an intense momentum of social transformations, which are valued phenomenon\'s interpretation, creativity and critical thinking. At this sense, the teaching of Natural Sciences can contribute to citizens\' formation. However, inside the academic quotidian the compartmentalization of subjects remains, which can affect both the systemic understanding of the phenomenon, and the perception of influences\' relations and its details. The goal of scientific literacy through visual tools (concept maps) can be an alternative to modify this backward educational pattern. The objective of this research is to analyze the knowledge and describe the freshmen of Escola de Artes, Ciências e Humanidades (EACH), upon the theme \"Science, Technology and Society\" and its relations of influence. For that, there were performed an exploratory and descriptive case study from semi structured concept maps (CMs). The 53 CMs had been collected at the 5th week of the Basic Cycle of the EACH, in the subject ACH 0011 given at the 1st semester of 2009. It has been realized according to the following analysis: (1) \"semantic\", in which all the proposals (n = 683) had been categorized according to a consensus among three specialists in the teaching of science, with the objective to understand the mappers intentions meanings, in an attempt to answer the main question of the CM; (2) \"structural\", in which has been observed the complexity of the propositional network from the CM, according to parameters such as \"Propositional Density\" (PD), \"Initial Concepts with Multiple propositions\" (ICM) and \"Final Concepts with Multiple propositions\" (FCM), fundamental to cluster the CMs for subsequent comparisons; (3) \"frequency of the categories of groups with more and less structural complexity\", with the intention of identifying the influence of the CMs structures in the semantic intention of the propositions; (4) \"conceptual of the \'Natural Sciences\' category propositions of the groups with more and less structural complexity\", with the intention of ascertaining the most used concepts in both groups. The results indicated the multidisciplinary not crossed character of Brazilian basic education by pointing the preponderance of the category \"Nature of science\". It has also showed no immediate relationship between the complexity of the structure of the CMs and the semantic intentions of its propositions. It should be noticed that the procedures used are configured as interesting strategies for the everyday use in classroom. This essay will allow the teachers of EACH to obtain more information upon prior knowledge of their freshmen.

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O presente trabalho, em consonância com esse novo paradigma educacional, apresenta como produto uma sequência didática baseada em mapas conceituais para ensino de Cosmologia em turmas do primeiro ano do Ensino Médio. A metodologia dos mapas conceituais foi escolhida porque trata­se de uma ferramenta de grande utilidade, tanto para facilitar, como para avaliar o processo de ensino­aprendizagem, em especial para mostrar indícios da ocorrência de aprendizagem significativa. Nesta dissertação apresentamos como são construídos e analisados mapas conceituais, bem como as bases que fundamentam o uso de tais mapas para estudos da ocorrência de aprendizagem significativa. A sequência didática proposta como produto contêm os roteiros de aulas completos para que o professor possa trabalhar a Cosmologia com seus alunos utilizando mapas conceituais. Nossa proposta privilegia a confecção cooperativa dos mapas para propiciar a negociação dos conceitos entre os alunos. Apresentamos a análise dos resultados obtidos da aplicação do produto em uma turma de Ensino Médio da rede pública estadual (RJ). Junto com o produto, apresentamos um guia para que o professor possa analisar os mapas conceituais produzidos por sua turma, buscando indícios do tipo de aprendizagem que seus alunos estão tendo. / The Cosmology is part of modern and contemporary physics content of the high level curriculum, whose approach is already present in Minimum Curriculum of Physics of the State of Rio de Janeiro. This new curriculum proposes a less mathematized physics teaching, closer to scientific literacy, where the individual appropriates the scientific debates, recognizing the science and technology as interdependent, having also an evolutionary character. The main purpose is to develop in the student the ability to explain and discuss science and technology in the contemporary society. This work, aligned with this new educational paradigm, proposes as the educational product a didactic sequence based on conceptual maps for teaching cosmology in the first year of high school. The methodology of the conceptual maps was chosen because it is a very useful tool, both to facilitate, and to evaluate the process of teaching and learning, especially to show evidence of the occurrence of meaningful learning. In this thesis we present how those conceptual maps are constructed and analyzed, as well as the bases underlying the use of such maps to study the occurrence of meaningful learning. The didactic sequence proposed as a product contains the scripts of full classes so that the teacher can work cosmology with their students using concept maps. Our proposal focuses on cooperative preparation of maps to facilitate the negotiation of concepts among students. The analysis of the results of applying the product in a high school class of a public school is presented. Along with the product we also present a guide to analysis of the concept maps produced by the students, seeking evidence of the kind of learning that their students are having.

OBJECTIVE: To describe a systematic approach to active learning using a lesson template with a graphic organizer activity. INNOVATION: The authors describe a tool that can be used to incorporate a graphic organizer activity into a traditional lecture class to promote active learning. This interactive template offers a step-by-step process to plan and implement a graphic organizer activity. The graphic organizer was used in a contact dermatitis lecture as part of a Nonprescription Medicines course for first year pharmacy students. CRITICAL ANALYSIS: A survey of students immediately after the activity identified that students agreed they were interested in the activity, were engaged with the activity, and perceived an understanding of the course material. An instructor reflection revealed that students were excited and identified some instructor challenges to executing the activity. NEXT STEPS: Instructors interested in using graphic organizers in lectures can refer to this approach for guidance. In addition to a graphic organizer, the structure of this template can be applied to different active learning activities, thus creating consistency in delivering active learning.

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A dynamic research strategy was employed to track the development of mental models of simple DC circuits and reasoning patterns of students learning these concepts for the first time. The medium for research and instruction was a computer tutorial that allowed students to explore their ideas and beliefs as they manipulated simple materials. The study utilized structured observations generated from videotaped data and transcribed analysis of students' verbal commentaries. Verbal protocol analysis (Ericsson and Simon, 1994) provided data for the development of conceptual maps (Dykstra, Boyle, and Monarch, 1992) from which students' conceptual frameworks and mental models were inferred. The sequence and types of changes the models underwent were illustrated by the changes in the conceptual maps as the subjects progressed from a naive understanding towards a more scientific understanding. Both assimilation and accommodation occurred to different degrees: from the acquisition of a single, simple idea (or separation of a single, minor idea) to the development of elaborate and inter-related ideas. In both cases, the process was not simple nor straight forward. Rather, the process is better described as a painful negotiation and renegotiation of conflicting beliefs. The "path" from naive towards expert understanding goes in both directions, with subjects moving backward (toward personal theories) as easily, if not more so, as forward (toward expert understanding). Studying conceptual change in physics learning is necessary in order to develop appropriate instructional materials and strategies that take into account students' preconceptions and how those preconceptions change during instruction. / Ph. D.

Este trabalho tem como objetivo investigar a implementação de uma sequência de ensino e aprendizagem sobre tópicos de Astrofísica de Partículas para o Ensino Médio. Buscou-se determinar o ponto de impacto e a direção de chegada de um raio cósmico primário ao solo, utilizando dados do Observatório Pierre Auger. A fim de identificar elementos relevantes dessa sequência, analisamos a maneira como os estudantes interagiram e realizamos refinamentos progressivos a fim de aperfeiçoá-la. No refinamento da sequência de ensino, a análise dos dados obtidos desempenhou um importante papel, já que indicou os caminhos a serem tomados para que a atividade desenvolvida fizesse parte do repertório de conhecimentos do aluno. Esperou-se que esse conhecimento, longe de ser mecânico e passageiro, fosse significativo ao aluno no sentido de que os conteúdos tratados se entrelaçassem a conhecimentos prévios e se transformassem em conhecimento mais estáveis e ricos em significados. Por este viés, a Teoria da Aprendizagem Significativa de Ausubel norteou a escolha do método de avaliação e interpretação dos dados coletados neste estudo. Assim, de acordo com o referencial teórico adotado, os mapas conceituais apresentaram-se como forma de análise e serviram de avaliação do conhecimento obtido pelos estudantes e, por conseguinte, da sequência didática proposta. Conforme indicou a análise dos mapas conceituais, a maior parte das informações relacionadas com a dinâmica de determinação do ponto de impacto e da direção de chegada de um raio cósmico primário começou a ter significado na estrutura de conhecimentos dos alunos. Assim, o conteúdo raios cósmicos mostrou-se possível de ser ensinado na sala de aula do Ensino Médio. / This paper aims at investigating the implementation of a teaching and learning sequence for particle Astrophysics topics in High School. Our aim is to determine the impact point and direction of a primary cosmic ray to the ground, using the Pierre Auger Observatory data. To identify the relevant elements of this sequence, we analyzed the way in which students interacted and then implemented progressive refinements to improve it. The data analysis played an important role in refining the teaching sequence, enabling the results to form part of the students\' knowledge. It is hoped the knowledge gained has been significant for the students and when added to previous knowledge has helped them develop a more stable and rich understanding of the subject. Ausubel\'s theory guided the choice of the evaluation method and interpretation of data collected in this study. According to the theoretical approach, the conceptual maps were presented as a way of analyzing and evaluate the knowledge gained by students and therefore the proposed didactic sequence. As indicated by analysis of the conceptual maps, most of the information related to the dynamics of determination of the impact point and the direction of arrival of a primary cosmic ray began to have meaning in students\' knowledge structure. Along these lines, the content cosmic rays proved possible to be taught in the high school classroom.

Os mapas conceituais são recursos pedagógicos utilizados como forma de representar graficamente parte do conhecimento, armazenado na memória de longo prazo dos alunos. As proposições são as unidades básicas constituintes dos mapas conceituais e podem apresentar natureza estática ou dinâmica. Os mapas conceituais por sua natureza levam ao estabelecimento de proposições estáticas. Uma representação adequada do conhecimento pressupõe o estabelecimento dos dois tipos de proposições. A presente pesquisa teve como objetivo avaliar a influência da utilização de um conceito obrigatório quantificado, na rede proposicional dos mapas conceituais produzidos pelos alunos em duas condições: (1) conceito obrigatório fixo (utilizado como conceito inicial de leitura do mapa conceitual) e (2) conceito obrigatório móvel (utilizado em uma posição escolhida pelo estudante). Os mapas conceituais elaborados foram avaliados com base nas análises (1) da natureza das proposições; (2) da localização do conceito obrigatório quantificado na condição conceito obrigatório quantificado móvel; (3) da estrutura e da natureza das proposições estabelecidas com a utilização do conceito obrigatório quantificado e (4) da rede proposicional quanto à aderência à pergunta focal. Os resultados obtidos a partir dessas análises demonstraram que: (1) os padrões de mapas conceituais elaborados nas duas condições são semelhantes quanto a natureza das proposições; (2) uma grande parcela dos alunos (n=7; 22,8%) utilizou o conceito obrigatório como inicial na condição conceito obrigatório móvel; (3) O número médio de proposições estabelecidas, utilizando o conceito obrigatório quantificado como conceito inicial, foi maior na condição 1 em comparação com a condição 2 (t=2,47) e o número médio de proposições estabelecidas com a utilização do conceito obrigatório quantificado, como conceito final, foi menor na condição 1 em comparação com a condição 2 (t= -1,72); (4) Não houve diferença estatística entre o número médio de mapas conceituais cujas redes proposicionais aderiram à pergunta focal, na comparação entre as condições 1 e 2 (t=0,46). Com base nos resultados obtidos a partir das análises, a hipótese de trabalho: há diferença na rede proposicional do mapa conceitual, quando se utiliza um conceito quantificado como conceito inicial de leitura do mapa conceitual, em comparação com a utilização de um conceito quantificado em qualquer outra parte do mapa conceitual, foi parcialmente refutada. / Concept maps are pedagogical resources used as a way to represent graphically part of the knowledge stored in long-term memory of the students. The propositions are the basic units constituents of conceptual maps and can display static or dynamic nature. Concept maps by their nature lead to the establishment of static propositions. Adequate representation of knowledge requires the establishment of two types of propositions. This research aimed to evaluate the influence of the use of a compulsory concept quantified in propositional network of concept maps produced by the students in two conditions: (1) fixed compulsory concept (used as initial reading concept of the concept map) and (2) mobile compulsory concept (used in a position chosen by the student). The elaborated concept maps were evaluated on analyzes (1) the nature of propositions; (2) the location of the compulsory concept quantified in the required quantified mobile rating condition; (3) the structure and nature of propositions established using the binding concept quantified and (4) of propositional network for adherence to the focal question. The results obtained from these analyzes demonstrated that: (1) standards of concept maps developed in the two conditions are similar and the nature of propositions; (2) a large proportion of students (n = 7, 22.8%) used the concept as required initial concept in mobile compulsory concept condition; (3) The average number of propositions established using the binding concept quantified as initial concept was higher in condition 1 in comparison with the condition 2 (t = 2.47) and the average number of propositions established using the binding concept quantified as the final concept was lower in condition 1 in comparison with the condition 2 (t = -1.72); (4) There was no statistical difference between the average number of concept maps whose propositional networks joined the focal question, the comparison between the conditions 1 and 2 (t = 0.46). Based on the results obtained from the analyzes, the working hypothesis: no difference in the propositional network concept map, when using a quantized concept as initial concept read the concept map, compared with the use of a concept quantified in any another part of the conceptual map, was partially disproved.

Partindo do princípio de que a aprendizagem conceitual envolve o estabelecimento de relações significativas entre os diversos conceitos que compõem um tema de ensino e, considerando também que o professor, ao preparar suas aulas, faz uso de um livro didático, e este pode ser utilizado como fonte de pesquisa por seus alunos, desejou-se compreender a inter-relação entre aprendizado, conhecimento estabelecido, e processo de ensino, norteada pelo modelo triádico de Gowin. Para este fim, foram elaboradas estruturas como redes e mapas conceituais referentes a todos os dados coletados. De maneira bastante simplificada, redes de conceitos são representações gráficas constituídas por nós (conceitos) que são ligados entre si formando uma rede que tem como intuito expressar de maneira objetiva uma determinada estrutura de conhecimento. Já mapas conceituais são diagramas de significados, ou seja, conceitos organizados de tal forma que aqueles que possuem relação entre si (dentro do entendimento de quem os constrói) são ligados por uma linha. Frases de ligação curtas e simples são escritas sobre essa linha, explicando qual o significado da relação conceitual. Os dados a partir dos quais foram elaboradas tais estruturas são, para os alunos (aprendizado), uma questão versando sobre os aspectos macroscópicos e submicroscópicos do equilíbrio químico; para o livro didático (conhecimento estabelecido), o texto introdutório do capítulo que faz referência ao tema citado e; para o professor (processo de ensino), um fragmento da primeira aula, onde os conceitos inicias e primordiais relacionados ao equilíbrio foram apresentados e discutidos com os alunos. A análise das redes e mapas conceituais revelou que, no decorrer do curso, os alunos aprimoraram seu conhecimento referente aos principais conceitos acerca do tema. Além disso, foi possível perceber que de fato os elementos da tríade de Gowin encontram-se bastante interligados, ora se complementando, ora se reforçando, mas nunca se contradizendo. Em relação aos aspectos macroscópicos e submicroscópicos do equilíbrio químico, percebeu-se que ambos são pouco aprofundados na discussão do livro didático e durante as aulas, o que consequentemente refletiu numa abordagem superficial feita pelos alunos. / Assuming that conceptual learning involves the establishment of meaningful relationships between the various concepts that make up a teaching theme, and also considering that the teacher, when preparing his classes, makes use of a textbook, and this one can be used as a research source by his students, we wanted to understand the relationships between learning, established knowledge, and teaching process, guided by Gowin\'s triadic model. For this purpose, structures such as networks and concep maps were elaborated for all the collected data. In a very simplified way, concept networks are graphic representations constituted by nodes (concepts) that are linked to one another, forming a network with the clear intention of expressing a given knowledge structure. Concept maps are diagrams of meanings, that is, concepts organized in such a way that those who have relations with each other (within the understanding of who builds them) are linked by a line. Short and simple propositions are written on this line, explaining the meaning of the concept relation. The data from which these structures were elaborated are, for students (learning), an issue dealing with macroscopic and submicroscopic aspects of chemical equilibrium; for the textbook (established knowledge), the introductory text of the chapter that refers to the subject cited and; for the teacher (teaching process), a fragment of the first class, where the initial and primordial concepts related to the equilibruim were presented and discussed with the students. The analysis of the networks and concept maps revealed that, during the course, the students improved their knowledge regarding the main concepts about the theme. In addition, it was possible to see that in fact the elements of Gowin\'s triad are very intertwined, sometimes complemented, sometimes strengthened, but never contradicted. In relation to the macroscopic and submicroscopic aspects of the chemical equilibrium, it was noticed that both are not deepened in the discussion of the textbook and during the classes, which consequently reflected in a superficial approach made by the students.