Based on the learning theory of David Ausubel, an experimental introductory college physics course in electromagnetism was organized and taught to students of science and engineering. Four equivalent groups of students, forming two pairs of experimental-control groups participated in the study. One of these pairs was taught under a selfpaced format and the other under a traditional lecture approach. According to Ausubel's theory, the most inclusive, most general ideas, phenomena, and concepts should be presented early in instruction to serve as conceptual "anchorage" for subsequent learning. Following this principle, Maxwell's Equations and inclusive concepts such as electromagnetic force and electromagnetic field were introduced, in the experimental groups, at the beginning of the course in order to serve as basis for subsequent presentation of electric and magnetic phenomena. The control groups followed a traditional content organization found in most textbooks on the subject, which starts with electricity, followed by magnetism, and ends with electromagnetic phenomena and the Maxwell Equations. Traditional achievement measures and concept association tests were used to search for differences, that could arise from the two different organizational approaches, in terms of the student's ability to apply, relate, differentiate and hierarchically organize electromagnetic concepts. No significant differences in achievement were found in terms of traditional measures such as unit-tests, quizzes and exams. However, in terms of concept learning there was evidence that the Ausubelian approach fostered concept differentiation, relatedness and meaningful hierarchical organization to a greater extent than the traditional approach, specially in the self-paced program comparisons. These results are both consitent with and supportive of Ausubel's theory and provide evidence that lhis theory is useful for physics instruction and for research in physics education.

O objetivo geral deste trabalho é investigar a prática de metodologias interativas de ensino, em específico o método Peer Instruction, Instrução pelos Colegas (IpC) em uma tradução livre, no contexto de uma escola de educação básica brasileira. Resumidamente, procuramos responder às seguintes questões: i) Em comparação com o ensino tradicional, quais os resultados obtidos através da implementação do método IpC em uma escola de ensino básico brasileira em termos da motivação para aprender Física, engajamento cognitivo e desempenho em Testes Conceituais por parte dos alunos? ii) Como viabilizar o uso dos computadores do projeto governamental ―UCA‖ (Um Computador por Aluno) como sistema de votação para o IpC? iii) A discussão entre os colegas, no contexto de nossa pesquisa, promove a convergência para a resposta correta em testes conceituais, conforme apontado por alguns estudos na literatura? iv) Quais os principais conflitos e dificuldades que professores principiantes encontram ao utilizar o IpC? v) Que vantagens e limitações são apontadas por eles quanto ao uso do IpC como estratégia didática? Adotamos como referencial teórico a Teoria da Educação de Gowin e como referencial metodológico o estudo de caso segundo a perspectiva de Yin. A investigação realizada contou com dois estudos de caso. O primeiro foi realizado em uma turma de 34 alunos de terceiro ano do Ensino Médio de uma escola pública federal, ao longo de uma sequência didática sobre tópicos de Eletromagnetismo. Nesse estudo, observou-se que as discussões entre os colegas mostraram-se frutíferas, propiciando a participação ativa dos alunos e levando à convergência para a resposta correta. Concluiu-se que a metodologia pode ser aplicada com sucesso no contexto de uma sala de aula de ensino médio, utilizando os computadores do projeto UCA como sistema de votação, dadas as condições de infraestrutura para usá-los pelo período de duração da aula (e.g. carga nas baterias). A participação ativa dos alunos em sala de aula, aliada aos comentários positivos em relação ao método, mostram que é possível, através do método IpC, modificar a dinâmica de sala de aula, aumentando significativamente a interação interpessoal e a motivação dos alunos. O segundo estudo foi realizado com dois graduandos do curso de Licenciatura em Física, no seu período de regência no estágio de docência, os quais utilizaram o IpC pela primeira vez. Concluímos que os principais conflitos vivenciados pelos graduandos relacionam-se à escolha dos Testes Conceituais e ao comportamento dos estudantes durante a etapa da votação desses testes. Além disso, o feedback de aprendizagem dos conceitos compartilhados com os estudantes, proporcionado pelo IpC, não foi efetivamente aproveitado para guiar as atividades de ensino. Quanto às vantagens apontadas, destacam-se a discussão entre os estudantes sobre tópicos de Física e o engajamento desses em sua própria aprendizagem. Em relação às limitações, destacam-se a necessidade de tempo para refletir sobre os Testes Conceituais e a limitação do tempo de aula para resolução de problemas. / The main purpose of this work is to investigate the practice of interactive teaching methods, in particular the Peer Instruction method (PI) in the context of a Brazilian School of basic education. In short, we seek to answer the following research questions: i) What are the results produced by Peer Instruction, in a Brazilian high school, in terms of motivation to learn physics, student engagement and performance in Concept Tests compared with traditional teaching? ii) How to use OLPC (One Laptop Per Child project) computers as voting system for PI? iii) In the context of our research, does peer discussion actually promote convergence towards the correct answer in ConcepTests, as pointed out in the literature? iv) What are the major conflicts and difficulties that teachers face when using PI? v) What advantages and limitations are pointed out by teachers using PI? To answer these questions, we adopted as theoretical background Gowin’s Educational Theory and Yin’s methodological framework for case study research. The investigation included two case studies. The first study was conducted in a class of 34 students in the third year of a Federal Public High School over an instructional sequence on topics of Electromagnetism. In this study we gathered evidences about the convergence to the correct answer in the student’s responses through peer discussion. We conclude that this methodology can be successfully implemented in the context of a High School classroom using computers of the OLPC project as a voting system, given the infrastructural conditions to use them in class (e.g. batteries charge lasting, at least, the class period or electrical outlets to connect the laptops). The second study was conducted with two physics pre-service teachers applying PI for the first time. We conclude the main conflicts experienced by them are related to the choice of ConceptTests and the behavior of their students during the voting sessions. Furthermore, student’s answer to the ConcepTests has not been effectively used as feedback to guide teaching activities. Regarding the advantages, stand out the discussion among students about topics of physics and the engagement of them in their own learning. As limitations, the short time to reflect upon the ConceptTests and also to implement problem-solving activities can be highlighted.

Esta dissertaçãopropõe a aprendizagem de conceitos de termodinâmica e eletromagnetismo a partir do uso de processos e equipamentos culinários no ensino de Física. O trabalho é composto por uma revisão de literatura, relato de experiências de sala de aula envolvendo processos e equipamentosculinários, uma avaliação das práticas e material de apoio ao professor de Física. O referencial teórico no qual nos baseamos é a Teoria dos Campos Conceituais, de Gérard Vergnaud. A proposta foi implementada na disciplina de Física II com alunos3º semestre da Educação de Jovens e Adultos (EJA), do Curso Técnico em Administração do Instituto Federal Sul Rio-Grandense (IFSUL), campus Sapucaia do Sul, RS, Brasil. Foram realizados dez encontros semanais com duração de 90 minutos. A avaliação da proposta é positiva, tanto em termos de aprendizagem como em termos motivacionais. Observou-se uma melhora na qualidade das respostas comparando-se os primeiros questionários com os posteriores e também relato unânime de que a prática na cozinha contribuiu para despertar o interesse por aprender Física. O produto educacional resultante é uma hipermídia de apoio ao professor de Física composto de atividades, que podem ser abordadas independentemente, abrangendo cinco unidades didáticas originadas nos encontros.A hipermídia encontra-se disponível em CDROM no Apêndice B da dissertação. / This dissertation proposes the learning of thermodynamics and electricity concepts from the use of kitchen processes and instruments. The work is composed of a literature review, a description of classroom experiences involving those processes and instruments, an evaluation of these practices, and a support material for physics teachers. The theoretical framework was GérardVergnaud’s Conceptual Fields Theory. The proposal was implemented in the Physics II subject with students of the third semester of Young and Adult Education, in the Administration Technical Course of the Sul Rio-Grandense Federal Institute, Sapucaia do Sul Campus, RS, Brazil. Ten 90 minutes weekly meetings were conducted. The evaluation of the proposal is positive, both in learning and in motivational terms. During the classes happened a visible improvement on the answers comparing the first and the last ones and also the unanimous report that the practice in the kitchen helped to awake an interest for learning physics. The resultant educational product it’s a Support Hypermedia for Physics Teachers composed by activities, that can be used separately, addressing five of the units generated in the meetings. The hypermedia is available in CDROM at the dissertation’s appendix B.

Nesta tese de doutorado, dedicamo-nos a identificar as razões da evasão em cursos de graduação em Física a partir de um caso particular: o Instituto de Física da UFRGS. A pesquisa consiste de três níveis de análise (estrutural, individual e institucional), articulados sob o marco teórico da tradição disposicionalista em pesquisa sociológica, que tem em Pierre Bourdieu seu maior expoente. Na análise estrutural, identificou-se que filhos de classe popular e dominante são igualmente propensos a evadir ou concluir o curso. No entanto, identificou-se que filhos de classe popular são sensivelmente mais propensos a ficar retidos no curso e acumular reprovações nas disciplinas de Física Básica. Nesse sentido, a análise estrutural permite sustentar que, embora tenham todos a mesma chance de evasão, os filhos das elites são mais propensos a evadir em direção a carreiras mais prestigiadas enquanto os filhos de classe popular são mais propensos a evadir por fracasso escolar. Na transição para a análise individual, foi preciso e possível lançar um olhar crítico sobre as conclusões tiradas na análise anterior. Partindo das contribuições de Bernard Lahire, identificaramse, por meio de entrevistas em profundidade e retratos sociológicos, as condições materiais e os patrimônios de competências e disposições que constituem razão da evasão de cinco ex-alunos do curso de Física. Enfim, na análise institucional, elaboramos uma apropriação disposicionalista do modelo paradigmático de Vincent Tinto. Nela, avançamos o conceito de disposição institucional e aplicamos esse conceito para caracterizar a vida e o funcionamento do Instituto de Física. Foi entrevistada uma amostra representativa dos alunos atualmente matriculados no curso (n=35) e foi realizada uma análise do conteúdo de suas entrevistas. Como resultado, foi possível identificar que o Instituto de Física, em vista de suas próprias disposições institucionais, não pode ser considerado capaz de proporcionar a todos os seus alunos as mesmas oportunidades de aprender. Em vista disso, sugerimos uma agenda de ação para a Instituição baseada nos próprios resultados dessa pesquisa. / In this thesis, we strived to identify reasons for dropout in undergraduate physics’ courses from studying a particular case: the Institute of Physics at UFRGS. The research consists of three levels of analysis (structural, institutional and individual), articulated under the theoretical framework of the dispositionalist tradition in sociological research, which finds in Pierre Bourdieu its greatest representative. In structural analysis, we found that working class and elite students are equally susceptible to dropout. However, we found that working class students are much more likely to be retained in the course and accumulate low grades physics. In this sense, structural analysis supports the that, although they are equally likely to evade, elite students are more likely to dropout the course toward more prestigious careers while working class students are more likely to evade due to school failure. In the individual analysis, it was necessary and possible to cast a critical eye on the conclusions drawn in the previous analysis. Building on the contributions of Bernard Lahire, we identified through in-depth interviews and sociological portraits, material conditions, skills and dispositions that responsible for the dropout of five former physics’ students. Finally, for the institutional analysis, we developed a dispositionalist appropriation to the paradigmatic model of Vincent Tinto. Here, we advance the concept of institutional arrangement and apply this concept to characterize the life and functioning of the Institute of Physics. We interviewed a representative sample of students currently enrolled in the course (n = 35) and performed a content analysis of their interviews. As a result, it was identified that the Institute of Physics, due to its own institutional arrangements, can not be considered capable of providing all students equal opportunities to learn. From this conclusion, we suggest an agenda for institutional action based on our research findings.

Nesta dissertação apresentamos o relato da implementação de um projeto de ensino junto a uma turma de ensino técnico profissionalizante na área de Informática do Instituto Federal Farroupilha, localizado na cidade de São Borja/RS. O presente trabalho está referenciado na teoria sócio-interacionista de Lev Semenovich Vygotsky, bem como na teoria dos momentos pedagógicos de Delizoicov e Angotti que por sua vez se ampara na perspectiva educacional de Paulo Freire. Durante as aulas de aplicação do projeto sempre buscamos motivar o debate, visto que os referenciais teóricos consideram isto como ponto fundamental para a aprendizagem. Como atividade principal do projeto os alunos desenvolveram um trabalho sobre instalações elétricas residenciais. Cada grupo foi construindo, no decorrer dos encontros, uma planta elétrica de uma residência, em que abordaram todos os conceitos estudados durante a aplicação do projeto. Os resultados obtidos com a atividade principal desenvolvida bem como com os questionários aplicados antes e depois da implementação do projeto, mostraram uma apropriação adequada do conhecimento por parte dos estudantes referentes ao tema estruturante abordado. Como ferramenta, foi utilizado no desenvolvimento das atividades um simulador Java disponível na internet sobre circuitos elétricos. Também se buscou abordar os temas sempre os relacionando a aplicações presentes na realidade dos estudantes. Essa abordagem da Física despertou o interesse dos alunos levando-os a participar mais das aulas e a fazerem relações dos conteúdos estudados em sala de aula com as suas aplicações junto a sua área técnica. / In this dissertation we present the report of the implementation of a teaching project in a class of vocational technical education in the field of Computation of the Farroupilha Federal Institute, in the city of São Borja/RS. This work is based on the socio-interacionist theory of Lev Semenovich Vygotsky, as well as in the theory of pedagogical moments of Delizoicov and Angotti which is supported on the educational perspective of Paulo Freire. During the project application classes we have always sought to stimulate debate, since the theoretical references consider this as a fundamental point for learning. Main activity of the project the students have worked on residential electrical installations. Each group has built, during the meetings, an electrical blueprint of a house in which they have approached all the concepts studied during the project application. The results obtained with the main activity as well as the questionnaires applied before and after the implementation of the project, showed an adequate appropriation of knowledge by the students, on the structuring subject discussed. A Java simulator of electrical circuits available on the internet has been used as a tool. Addressing the themes always relating them to applications present in the students’ realities has also been sought. This approach of Physics has aroused the students’ interest leading them to participate more on the classes and to make relations between the studied contents and their technical applications.

Este trabalho é a narrativa de uma experiência didática de aplicação de um módulo que abordou um tópico de Física Moderna e Contemporânea, a Teoria da Relatividade Restrita, no Ensino Médio. A proposta foi aplicada em uma escola particular situada no município de Arroio do Meio, RS, em uma turma de terceira série do nível médio regular, sob o referencial teórico da teoria cognitiva de Jean William Fritz Piaget (1896-1980) e sob o referencial epistemológico de Thomas Samuel Kuhn (1922-1996). Descreve-se o planejamento das aulas, a implementação da proposta e os resultados obtidos com sua aplicação em sala de aula na modalidade de um curso extraclasse. A forma como o módulo foi pensado e o nível de profundidade que foi possível alcançar aparecem ao longo do texto, que também oferece uma revisão da literatura em que a relevância da inclusão da Física Moderna e Contemporânea no currículo do Ensino Médio é discutida. Os resultados indicam que é possível trabalhar tópicos de Física Moderna e Contemporânea no ensino regular, que os alunos apreciaram e mostraram disposição para aprender assuntos atuais e que o esforço para introduzir pequenas atualizações curriculares é válido e precisa ser incentivado como uma das possíveis alternativas para se alcançar a melhoria de qualidade de ensino na Educação Básica. Ao final, um produto educacional em formato de texto de apoio, orientação e motivação aos professores de Física é apresentado. / This work is the narrative of a didactic experience of application of a module that addressed a topic of Modern and Contemporary Physics, the Special Theory of Relativity, in High School. The proposal was applied in a private school located in the county of Arroio do Meio, RS, for one group of third grade of regular secondary level, under the theoretical framework of cognitive theory of Jean William Fritz Piaget (1896-1980) and under the epistemological framework of Thomas Samuel Kuhn (1922-1996). It describes the planning of classes, the implementation of the proposal and the results obtained from its application in the classroom in the form of an extracurricular course. The way the module has been designed and the level of depth that was achieved is discussed throughout the text, which also provide a review of the literature in which importance of inclusion of Modern and Contemporary Physics in High School curriculum is discussed. The results indicate that it is possible teach subjects of Modern and Contemporary Physics in regular education. The results also indicated that students enjoyed and showed willingness to learn current issues and the effort to introduce small curriculum updates is valid and needs to be encouraged as one of the possible alternatives to achieve the improvement of teaching quality in basic education. At the end, an educational product in form of text, guidance and motivation to physics teachers is presented.

Este trabalho narra o desenvolvimento e aplicação de uma estratégia que envolve um “jogo de perguntas e respostas” para introduzir um tema da Física, o estudo da Mecânica, de forma diferenciada e mais atraente para os alunos. A proposta foi aplicada a uma turma de segundo ano do Ensino Médio de uma escola particular de Porto Alegre, RS, em horário regular de aulas. O jogo nasceu da necessidade de criar nos alunos uma vontade, uma predisposição para buscar o conhecimento e transformar sua forma de pensar a Física, alinhada à Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel, que nos serviu de referencial teórico. Os textos de apoio, as leituras dos artigos, assim como a formulação das perguntas e respostas foram pensados com o objetivo de criar subsunçores mínimos para que os estudantes possam dar os passos iniciais em busca do novo conhecimento. Em relação à Dinâmica, é muito comum que os alunos pensem de forma bastante intuitiva, o que nem sempre está de acordo com o conhecimento científico hoje aceito. Quando falamos em forças, por exemplo, o senso comum está muito enraizado e é difícil de ser alterado, ou seja, é complexo promover a mudança conceitual nos jovens aprendizes. É neste ponto que entra em cena o papel do jogo, que aqui foi utilizado como problematização visando criar um ambiente de necessidade de busca de novos conhecimentos para enfrentar situações e responder questões. Com a aquisição dos subsunçores, conforme propõe Ausubel, e durante o jogo, o estudante começa a se interessar pelo conhecimento científico, a pesquisar e a estudar, individualmente e em grupo, não apenas por curiosidade, mas movido também pela competição no jogo, tomada nesta dinâmica como algo saudável. Os resultados foram positivos, mostraram que as discussões com o grupo a fim de encontrar os melhores caminhos para vencer o jogo foram importantes para o crescimento social e intelectual, que o jogo teve um papel relevante na facilitação da aprendizagem de forma dinâmica, divertida e com significado para os estudantes. / This work chronicles the construction procedures and application of a "question and answer game" to introduce the study of mechanics in a different and more attractive way. It was applied in a second class of the high school of a private school from Porto Alegre, RS. The game came from the need to create in students a willingness, a predisposition to seek knowledge and transform their ways of thinking about physics. together with the Theory of Meaningful Learning from David Ausubel that had guided us. The handouts, readings of articles, as well as the formulation of the questions and answers were thought in order to create minimum bases for students to take the initial steps in searching for new knowledge. Regarding the dynamics, it is very common for students to think in a very intuitive way, which is not always aligned with the scientific knowledge now accepted. When we speak of forces, for example, the common sense is very deep-rooted and it is difficult to change the thinking of young apprentices. This is where comes the role of the game, which was used here as questioning aimed at creating a need for new knowledge environment to face situations and answer certain questions. With the acquisition of a minimum base, as proposed by the Theory of Meaningful Learning from Ausubel, and during the game, the student begins to take an interest in scientific knowledge, research and study alone and in group, not out of curiosity but also moved by the competition in the game, taken here as something healthy. The results were positive, they had shown that the discussions with the group in order to find the best ways to win the game were important to social and intellectual growth and that it had an important and relevant role in making the learning process in a fun and dynamic way, meaningful for the students.

O uso de elementos da Natureza da Ciência (NdC) nas salas de aula da Educação Básica é, cada vez mais, um objetivo presente na literatura especializada e nos documentos oficiais que regem a educação em seus diferentes níveis, em diversos países. Apesar do grande volume de pesquisas e esforços no sentido de oferecer subsídios teórico-epistemológicos aos professores, a NdC ainda não alcança os bancos escolares, mesmo entre aqueles professores que demonstram possuir concepções informadas referentes ao tema. Fundamentado nos referenciais epistemológico e metodológico de Bruno Latour, este trabalho propõe-se a (1) investigar as potencialidades do uso de microepisódios de ensino como estratégia didática em uma disciplina de História da Física e Epistemologia de um curso de Licenciatura em Física de uma universidade pública, no sentido de oferecer oportunidades para os estudantes – potenciais futuros professores – conceberem estratégias para a inserção da NdC em aulas de Física e (2) acompanhar esses mesmos estudantes por um período (cerca de um ano) após a conclusão da disciplina, no intuito de investigar suas impressões sobre o uso dos microepisódios de ensino, suas compreensões acerca a importância de abordar a NdC em sala de aula e os obstáculos que identificam a essa inserção. Através da análise de gravações das apresentações durante a disciplina e de entrevistas semiestruturadas, foi possível identificar que apesar de ser necessário oferecer situações práticas para que os futuros professores explorem formas de abordar a NdC nas salas de aula, os obstáculos não se resumem à dificuldade de instrumentalizar a discussão, mas também envolve fatores muito mais profundos, como a própria compreensão individual sobre a justificação do Ensino de Física na Educação Básica, o meio profissional no qual o professor está inserido e a possibilidade de retorno financeiro proporcionado pela docência. Tudo isso forma uma rede complexa que precisa ser melhor entendida para vislumbrar possíveis avanços. / Using the Nature of Science (NoS) in Basic Education classrooms is an objective increasingly present in the specialized literature and in the official documents that rule education at its different levels in many countries. Despite the great volume of researches and effort to offer theoretical-epistemological subsides for teachers, the NoS still does not reach the classroom, even among teachers that appear to have informed conceptions of the subject. Grounded on the epistemological and methodological references of Bruno Latour, this dissertation intends to (1) investigate the potentialities of the use of micro teaching episodes as a didactic strategy in a History of Physics and Epistemology subject from a Physics Education program from a public university, with the intent of offering opportunities for students - potential future teachers - to conceive didactic strategies to insert the NoS in the teaching of Physics and (2) follow the same students for a period (about an year) after the conclusion of the program for the purpose of investigating their impressions in regards of the use of the micro teaching episodes, their comprehensions of the importance of addressing the NoS in classes and the obstacles that they identify in this inclusion. Through an analysis of lecture recordings from the program and of semi structured interviews, it was possible to identify that in spite of offering practical situations in order for the future teachers to explore ways of approaching the NoS in class being necessary, the obstacles are not limited to the difficulty of instrumentalizing the discussion, but also involves deeper factors, such as the individual comprehension of the justification of Physics teaching in Basic Education itself, the professional environment in which the teacher is inserted and the financial return possibilities provided by teaching. All of these forms a complex network that needs to be better understood so that possible advances can be glimpsed.

Apresentamos, neste trabalho, as representações sociais da Radiação no contexto do Ensino Médio, articuladas com diferentes situações, a partir dos campos conceituais de Vergnaud. À luz dos referenciais teóricos das representações sociais, da aprendizagem significativa e dos campos conceituais, realizamos um estudo cujo objetivo foi analisar o processo de evolução do domínio do campo conceitual referente à Radiação, a partir das representações compartilhadas por alunos do Ensino Médio, por meio de diferentes situações. Estas situações foram implementadas através da elaboração, aplicação e avaliação de três Unidades de Ensino Potencialmente Significativas – UEPS, que são sequências didáticas fundamentadas em teorias de aprendizagens, e que favorecem a aprendizagem significativa dos alunos. A pesquisa foi realizada a partir de dois estudos de caso. No Estudo de Caso 1 predominou a perspectiva investigativa exploratória, com vistas a identificar as representações sociais da Radiação. No Estudo de Caso 2 desenvolvemos uma investigação explicativa, mais prática, com objetivo de visualizar e interpretar as representações emergidas do primeiro estudo a partir de diferentes situações. O estudo de caso 1 foi implementado nas três séries do Ensino Médio de uma Escola Estadual de Santa Maria, RS, e o Estudo de Caso 2 foi implementado em duas turmas da terceira série do Ensino Médio. Desenvolvemos, através das UEPS, situações visando interpretar os invariantes operatórios empregados pelos estudantes nos esquemas utilizados para resolver diferentes situações de radiações, bem como promover a aprendizagem significativa e o domínio do campo conceitual da Radiação. Como resultado do Estudo de Caso 1 e com base nos referenciais das representações sociais, observamos que a estrutura dessas representações é dada por uma possível centralidade fortemente marcada por três dimensões: a cognitiva, a ideológica/imaginária e a pragmática/material. Estas dimensões serviram de base para a construção das UEPS, abordadas no Estudo de Caso 2, as quais evidenciaram que a inclusão das diferentes radiações integradas aos conteúdos clássicos proporcionam resultados satisfatórios na aprendizagem dos estudantes, favorecendo mudanças em determinadas representações sociais. A análise dos resultados obtidos com os mapas conceituais e dos possíveis invariantes operatórios exemplificados em duas situações demonstraram indícios de aprendizagem significativa e uma possível evolução no domínio do campo conceitual da Radiação. / In this work we present the social representations of Radiation within the high school context linked with different situations from Vergnaud's conceptual fields. In the light of the theoretical references of social representations, of meaningful learning and of the conceptual fields, we carried out a study with the objective of analyzing the construction process of the conceptual field referent to Radiation, from the representations shared by high school students by means of different situations. The situations were implemented through the elaboration, application and evaluation of the three Potentially Meaningful Teaching Units – PMTU), which are didactic sequences founded on learning theories that favor students' meaningful learning. The research was carried out from two case studies. For Case Study 1, an exploratory, investigative perspective was predominant, with aims towards identifying the social representations of Radiation. For Case Study 2, we developed a more practical, explanatory investigation with the objective of visualizing and interpreting the representations that resulted from the first study from different situations. Case study 1 was implemented in the three high school grades at a State School in Santa Maria. RS, and case study 2 was implemented in two high school third grade classes. Through the PMTU we developed situations aimed at interpreting the operational invariants employed by the students in thein the schemes used to solve different radiation situations, as well as to promote meaningful learning and mastery of the conceptual field of Radiation. As the result of case study 1 and based on the social representation references, we observed that the framework of those representations is provided by a possible centrality, strongly marked by three dimensions, namely, the cognitive, the ideological/imaginary, and the pragmatic/material ones. These dimensions served as the base for the construction of the PMTU covered by case study 2, which made evident that the inclusion of different radiations integrated with classical concepts provide satisfactory results in student learning by favoring changes in certain social representations. The analysis of the results obtained through conceptual maps and the possible operational invariants as exemplified by two situations show signs of meaningful learning and a possible evolution in the mastery of the conceptual field of Radiation.

Apresentamos, nesta tese, uma investigação sobre a estabilização ontológica do fóton, um actante inicialmente articulado no contexto da primeira revolução da Física Quântica. Partindo dos Estudos da Ciência de Bruno Latour, entendemos a ciência como uma rede que se estende por diferentes setores da sociedade e que, portanto, lida com diferentes gêneros do discurso. Além de identificar a importância do gênero científico (artigos seminais) no processo de autonomização dos fatos científicos, também reconhecemos que, na comunidade da Física, os livros didáticos, ou manuais de instrução, tem papel crucial no estabelecimento dos problemas exemplares bem como das teorias hegemônicas, tanto que, hoje, é possível um físico se formar sem estudar os artigos originais sobre Física Quântica. Ademais, os livros didáticos de ciências da Educação Básica são, atualmente, responsáveis pela extensão da rede científica para além dos laboratórios, autonomizando actantes como o fóton em esferas mais amplas da sociedade, papel que Latour poderia chamar de representação pública. O objetivo desta pesquisa é investigar a interação entres esses três gêneros do discurso (artigos seminais, livros didáticos de ensino superior e livros didáticos de ensino médio) e interpretar como que a estabilização ontológica do fóton é mediada por cada um deles. Ao fazer isso, estamos estendendo o programa de pesquisa de Latour em, pelo menos, três sentidos. Primeiramente, incluímos o papel do contexto didático na rede da ciência. Segundo, nossos objetos de investigação estão separados por um intervalo temporal maior do que o usual (aproximadamente cem anos). E, por fim, enquanto Latour dedica-se, principalmente, ao estudo de ciências empíricas, nosso trabalho volta-se para assim chamada Física Teórica, levantando questões ontológicas não discutidas originalmente por Latour. Para dar conta dessa extensão, o presente trabalho está dividido em duas partes. A parte I (Referencial Teórico) traz três artigos sobre as ideias de Bruno Latour e as possibilidades de sua aplicação na pesquisa em Educação em Ciências, o que temos chamado de Sociologia Simétrica da Educação em Ciências ou Estudos da Educação em Ciência. A parte II (Estudos Empíricos) traz quatro artigos (dois sobre as relações entre artigos seminais e livros de ensino superior e dois sobre as relações entre artigos seminais, livros de ensino superior e livros de ensino médio). O primeiro estudo empírico traz uma análise metalinguística do artigo original de Einstein de 1905 em que o quantum é articulado pela primeira vez sem que se precisasse recorrer a nenhum laboratório. No segundo artigo, apresentamos uma análise conceitual e matemática dos artigos de de Broglie e usamos as ideias de Latour para discutir o papel dos livros didáticos na autonomização de sua teoria. No terceiro artigo, analisamos visões epistemológicas em livros didáticos de Física aprovados no Plano Nacional do Livro Didático do Ensino Médio de 2015. E, no quarto artigo, discutimos a narrativa sobre o fóton nesses livros a partir de uma articulação teórica entre ideias de Latour e Bakhtin. Nossos principais resultados apontam o papel articulador da matemática na estabilização de actantes físicos e o papel ativo dos autores de livros didáticos na estabilização do fóton a partir da hibridização de diferentes visões e do uso de mecanismos de causação reversa. / We present an investigation about the ontological stabilization of photon, an actant articulated initially in the context of the first Quantum Revolution. Departing from Bruno Latour’s Science Studies, we take Science as a network spread through different sectors of society and which deals with different speech genders. Besides of identifying the importance of the scientific gender (scientific papers) in the process of autonomation of scientific facts, we also recognize that, in the Physics community, textbooks play a crucial role in the establishment of traditional problems as well as hegemonic theories. Nowadays, someone can conclude an undergraduate course on Physics without having read any of the original papers about Quantum Physics. Furthermore, textbooks in Basic Education are responsible by the extension of the scientific network beyond laboratories, autotomizing actants like the photon in wider spheres of society, what Latour would call public representation. The goal of this research is to investigate the interaction among these three speech genders (original papers, undergraduate textbooks and high school textbooks) and to interpret how the ontological stabilization of photon is mediated by each of them. By doing so, we are extending Latour’s research program in at least three ways. First, we include the didactic context in the science network. Second, our objects of investigation are separated in time by a greater gap (about a hundred years). And third, while Latour studied chiefly the empirical sciences, our work is directed towards the Theoretical Physics, raising ontological questions that were not discussed by Latour. To allow this extension, the work is divided in two parts. Part I (Theoretical Framework) presents three papers about Bruno Latour’s ideas and the possibilities of their application in the research on Science Education, what we have called The Symmetric Sociology of Science Education. Part II (Empirical Studies) presents four papers (two about the relation between original papers and undergraduate textbooks and two about the relation between original papers and high school textbooks). The first empirical study presents a metalinguistic analysis of 1905 Einstein’s paper in which the quantum is articulated by the first time without requiring any laboratory trial. In the second paper, we present a conceptual and mathematical analysis of de Broglie’s papers and we use Latour’s ideas to discuss the role of textbooks in the atomization of his theory. In the third paper, we analyze the epistemological visions present in the Physics textbooks approved by the 2015 National Plan of Textbook. In the fourth paper, we discuss the narrative about the photon present in these books departing from a theoretical articulation between Latour’s and Bakhtin’s ideas. Our chief results point to the articulating role of mathematics in the stabilization of physical actants and the active role of textbooks authors in the stabilization of photon through the hybridization of different visions and the use of the mechanisms of reverse causation.