A Filosofia da Ciência de Karl Popper e Imre Lakatos é o referencial teórico para a proposta de uma estratégia de mudança das concepções alternativas para concepções científicas. A estratégia foi testada empiricamente em nove estudos conduzidos com alunos de Física 1 e 2 das engenharias da PUCRS e UFRGS. Os nove estudos corroboraram a eficácia da estratégia na promoção das mudanças pretendidas. Aborda-se também o ensino da Mecãnica Quântica. Discute-se a questão das interpretações desta teoria, utilizando-se como referencial teórico a epistemologia racionalista e realista de Karl Popper e mario Bunge. Critica-se a interpretação não-realista da Escola de Copenhague e se mostra a ligação desta com o Positivismo Lógico. Conclui-se por se esboçar uma interpretação realista. / A rational-realistic epistemology and the teaching of Physics. The Philosophy of Science of Karl Popper and Imre Lakatos is from alternative conceptions to scientific ones. The strategy has been empirically tested through nine different studies having students os engineering at PUCRS and UFRGS as subjects of the experiments. These nine studies corroborate the efficiency of strategy in producing the desired changes. The study also includes the Quantum Mechanics. A different interpretation of this theory is discussed, having the rationalistic-realistic epistemology of Karl Popper and Mario Bunge as reference. The interpretation of the Kopenhagen School is criticized showing its links to Logical Positivism. A realistic interpretation is outlined and proposed as a conclusion.

A presente dissertação trata de um relato de experiência da aplicação de uma Unidade de Ensino Potencialmente Significativa (UEPS), tendo como base o ensino dos Estados Físicos da Matéria em especial focando o estudo dos plasmas. A UEPS em questão foi aplicada com alunos do 2º ano do Ensino Médio da Escola Estadual Reynaldo Affonso Augustin da cidade de Teutônia – RS. O principal referencial teórico para o trabalho seguiu especificamente os princípios de UEPS propostos por Moreira que levam a etapas que buscam promover a aprendizagem significativa. Também foram levados em conta os preceitos da Teoria de Aprendizagem Significativa de David Ausubel. Os resultados obtidos através da aplicação das UEPS permitiram observarmos uma evolução nos significados atribuídos aos conceitos envolvidos em relação aos que os alunos apresentavam anteriormente ao trabalho, tanto quanto à visão de cada um em relação aos estados físicos como em relação ao plasma, que era desconhecido da maioria. Ficou evidente também o interesse dos alunos pelo tema, dada às inúmeras buscas e pesquisas que os mesmos fizeram extraclasse sem que fossem solicitadas pelo professor. / This dissertation describes the experience of applying a Potentially Meaningful Teaching Unit (PMTU) to teach the Physical States of Matter topic focusing on the study of Plasma. THE PMTU was used with second year high school students of the State School Reynaldo Affonso Augustin in the town of Teutônia, RS, Brazil. The main theoretical framework of the study was that one proposed by Moreira when designing the PMTUs, leading to a sequence of steps aiming at meaningful Learning of a given topic. In addition, the basic principles of David Ausubel’s Meaningful Learning Theory were also taken into account. Findings gathered in the application of the Plasma PMTU suggested an evolution of the meanings assigned by the students to the concepts involved in the teaching unit when compared to their previous knowledge regarding to states of matter in general and specially to plasma, which was unknown by most of them. It was also evident that the students became quite interested in the subject, given the many extraclass searches they carried out without being asked by the teacher.

Partindo das contribuições da pesquisa em Ensino de Física, Ensino de Ciências e Educação, fizemos uma leitura dos atuais parâmetros e diretrizes curriculares da legislação educacional brasileira para incorporar alguns de seus elementos através de projetos interdisciplinares abordando a temática da energia. Desenvolvemos uma revisão históricoconceitual da gênese do conceito de energia e de estudos relacionados à sua transposição didática para o ensino médio. Argumentamos em torno da necessidade de superar-se o ensino centrado apenas na resolução de problemas e no desenvolvimento de modelos físicomatemáticos, da importância de diversificar-se o currículo trabalhando com diferentes ênfases, permitindo uma maior motivação e aumentando as oportunidades de aprendizagem. Discutimos os resultados da implementação de duas propostas de introdução do conceito de energia: uma com ênfase nas relações entre Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente (CTSA), e outra com ênfase nas contribuições da História, da Filosofia e da Sociologia da Ciência (HFS). E, finalmente, sugerimos algumas estratégias para dar continuidade ao desenvolvimento da abordagem temática ao longo do 2º ano do ensino médio. / Considering contributions of Physics and Science Education and Education research, we have made a review on the legal Brazilian educational legislation with the aim to implement interdisciplinary curricular projects dealing with the concept of energy. We have done a historical review of the development of this concept and of studies related to didactical approaches targeted to high school level. Our arguments favor the overcoming teaching practices centered on problem solving and mathematical models development. We support the need of several curricular emphases that could motivate and improve student’s learning. We also discuss the results of the implementation of two proposals concerning the introduction of the concept of energy. One was developed with the emphasis on the relation of Science, Technology, Society and Environment, and the other on contributions of History, Philosophy and Sociology of Science. Finally, we suggest some strategies to continue the approach centered in a specific theme during the second year of high school.

Este trabalho consiste na elaboração de três livros paradidáticos e, tem como público alvo pessoas interessadas em conhecer um pouco de ciência. Vale mencionar que os livros em questão servem como suporte aos livros didáticos. O conteúdo da obra é apresentado por meios de questionamentos acerca de fenômenos físicos que quatro adolescentes fazem entre si. Quando não conseguem esclarecer esses fenômenos por si só, as personagens procuram um site, o qual conduzirá toda a trama, sempre respondendo o necessário e propondo atividades com as quais serão esclarecidas todas as dúvidas. No decorrer da narrativa são inseridos dados históricos pelas próprias personagens. Uma outra preocupação foi a de apresentar atividades que foram rigorosamente testadas, de forma que qualquer pessoa que se disponha a realizar algum experimento não se frustre com resultados absurdos. Todas as atividades são propostas com materiais simples e de baixo custo, tomando-se mais acessíveis. Nessa dissertação serão apresentados livros cujos temas são: eletrostática; eletricidade dinâmica e eletromagnetismo. Para comprovar a viabilidade desses materiais, os livros foram apresentados a adolescentes e adultos com o intuito de reproduzirem sozinhos as experiências, atividade que nos proporcionou a reformulação de alguns dados e, assim, a obtenção de resultados positivos / This work is based on the confection of three paradidactic books dedicated to people interested in learning a little more about science. In this sense, it is worth noting that such books give support to didactic ones. The books\' contents are presented by the questioning of physical phenomena by four adolescents. The idea is that whenever the adolescents are not able to clarify the concepts by themselves, they consult an Internet site, which leads them to the right ideas and concepts by proposing activities or directly answering questions. As the narrative is done, characters present historical data pertinent to the topics. During the development of the work, a major concern of the authors was to present rigorously tested activities so that any person willing to realize the experiments doesn\'t get frustrated by absurd results. The activities are proposed with simple and inexpensive materials, which are easily accessible. The themes of the books are: electrostatic, dynamic electricity and electromagnetism and to prove the effectiveness of the collection, the books were presented to adolescents and adults which were encouraged to reproduce the experiments. By analyzing the results of such contact to the public, the quality of the work was enhanced

O Método Keller é analisado como uma possível solução para os problemas do ensino bãsion de Fisica na Univer sidade. feita uma descrição minuciosa do sistema e expie -se sua fundamentação teórica, com base nos principios da Teoria do Reforço. descrita uma experiencia em que se comparam alunos submetidos ao Método Keller e ao ensino convencional por aulas expositivas, quanto aos seguintes aspectos: nivel de aquisição de conhecimentos, retenção dos conhecimen tos adquiridos, indice de aprovações, índice de desistências, atitude perante a Fisica e opinião sobre o curso. Não se verificou melhoria apreciável nos niveis de aprendizagem e de retenção, embora ocorresse um aumento no Indico de aprovações. Os alunos mostraram-se, em geral, fa voráveis ao novo sistema de ensino. Os alunos das turmas Keller declararam dispender mais tempo no estudo de Fisica, o que, em alguns casos, po de ter prejudicado seu desempenho em outras disciplinas. Observou-se ainda que o sistema, da forma como vem sendo usado, prende demasiadamente o aluno ao livro de texto, não estimulando a pesquisa por conta prépria em outras fon tes de informação. Conclui-se que o Método Keller é uma alternativa vá lida para o ensino. Ao optar pelo novo sistema, o professor deve ainda levar em conta a disponibilidade de tempo e de recursos para a produção do material necessãrio, bem co mo a existência de monitores em niimero suficiente. / An analysis is mede of the Keller Plan as a solution to problems of teaching basic Physics at University levei. The system is described in detail, including its basis in Reinforcement Theory. An experiment is described in which students following the Keller Plan were compared with others following the same course given by conventional lectures. Comparison was based on the following measures: level of achievement; levei of retention; pass rate; rate of withdrawals; opinion about Physics; opinion about the course. While an increase in the pass rate was obtained, this was not reflected in any appreciable improvement in the levels of achievement or retention. In general, the students showed themselves favorable to the new system of instruction. The students in the groups following the Keller Plan reported that they had spent more time studying Physics, which, in some cases, could have had adverse effects on their performance in other disciplines. It was also observed that the system, in its present form, focusses the student too closely on the textbook, not stimulating the search for other sources of information. It is concluded that the Keller Plan can be used to provide a viable system of instruction at this level but that, before opting to use it, consideration should be given to the availability of time and resources for production of the necessary material, and to the availability of proctors.

Neste trabalho foi proposta e avaliada uma concepção alternativa de ensino de Física para o ensino médio, onde recursos de informática, como: animações, applets, páginas e softwares educacionais, foram incorporados ao contexto de aulas teóricas e de laboratório, no ensino de Cinemática, Dinâmica e Energia. Parte dos recursos de informática foi desenvolvida para este projeto, e parte foi selecionada dentre o material de livre acesso disponível na internet. O objetivo deste trabalho foi proporcionar aos alunos um ensino de Física mais dinâmico, com aplicação do que é estudado em sala de aula, relacionando conceitos com os fenômenos estudados, a partir de análises gráficas, exercícios, experiências virtuais e demais recursos da informática. O referencial teórico para o desenvolvimento do projeto foi o da aprendizagem sob um enfoque cognitivista (Piaget), através de um desenvolvimento progressivo, com a aquisição e análise do conhecimento pelo aluno durante todo processo educacional. O material educacional produzido foi aplicado no Colégio Salesiano Dom Bosco (Escola Particular), em duas etapas: em 2003 de maneira experimental, com duas turmas de primeiro ano do Ensino Médio (101 e 102), a fim de verificar qual metodologia seria a mais adequada, quais as estratégias a serem desenvolvidas e quais as eventuais dificuldades encontradas. Na segunda etapa, em 2004, foi aplicado o material otimizado na turma 103. A avaliação do material foi realizada a partir de um teste aplicado no início e no final do período letivo. O teste teve por objetivo verificar as concepções sobre conceitos de Física trazidos das séries anteriores. Observou-se um aumento significativo no número de acertos no final do ano letivo, o que sugere uma evolução no entendimento dos conceitos estudados em sala de aula. A eficiência do material pôde ser melhor avaliada ao comparar os resultados do teste obtidos para alunos de duas turmas, a que participou do projeto, e outra, da mesma série e Escola, que não participou do projeto. Para esta outra turma, o índice de acertos praticamente não se alterou em comparação com o teste realizado no início do ano, indicando que o método tradicional foi pouco eficiente em provocar mudanças nas concepções alternativas dos estudantes. Para a turma que participou do projeto, houve mudanças significativas. O produto educacional produzido inclui um CD, contendo o hipertexto desenvolvido sobre: Cinemática, Dinâmica e Energia, com textos, ambiente educacional, vídeos, exercícios e artigos.

Partindo das contribuições da pesquisa em Ensino de Física, Ensino de Ciências e Educação, fizemos uma leitura dos atuais parâmetros e diretrizes curriculares da legislação educacional brasileira para incorporar alguns de seus elementos através de projetos interdisciplinares abordando a temática da energia. Desenvolvemos uma revisão históricoconceitual da gênese do conceito de energia e de estudos relacionados à sua transposição didática para o ensino médio. Argumentamos em torno da necessidade de superar-se o ensino centrado apenas na resolução de problemas e no desenvolvimento de modelos físicomatemáticos, da importância de diversificar-se o currículo trabalhando com diferentes ênfases, permitindo uma maior motivação e aumentando as oportunidades de aprendizagem. Discutimos os resultados da implementação de duas propostas de introdução do conceito de energia: uma com ênfase nas relações entre Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente (CTSA), e outra com ênfase nas contribuições da História, da Filosofia e da Sociologia da Ciência (HFS). E, finalmente, sugerimos algumas estratégias para dar continuidade ao desenvolvimento da abordagem temática ao longo do 2º ano do ensino médio. / Considering contributions of Physics and Science Education and Education research, we have made a review on the legal Brazilian educational legislation with the aim to implement interdisciplinary curricular projects dealing with the concept of energy. We have done a historical review of the development of this concept and of studies related to didactical approaches targeted to high school level. Our arguments favor the overcoming teaching practices centered on problem solving and mathematical models development. We support the need of several curricular emphases that could motivate and improve student’s learning. We also discuss the results of the implementation of two proposals concerning the introduction of the concept of energy. One was developed with the emphasis on the relation of Science, Technology, Society and Environment, and the other on contributions of History, Philosophy and Sociology of Science. Finally, we suggest some strategies to continue the approach centered in a specific theme during the second year of high school.

O presente estudo relata o planejamento e a implementação de uma Unidade Temática aplicada no Ensino de Física em uma turma do Ensino Médio do Centro Federal de Educação Tecnológica de Pelotas - CEFET-RS. Metodologicamente esse estudo está inserido na abordagem Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS) e nos chamados momentos pedagógicos (DELIZOICOV; ANGOTTI, 1991). A abordagem CTS tem se revelado um importante referencial na disseminação de conhecimentos científicos na sociedade e defende que todos os cidadãos têm iguais direitos na tomada de decisão envolvendo assuntos relacionados à Ciência e Tecnologia. A implementação da Unidade Temática foi baseada nos momentos pedagógicos: Problematização inicial, Organização do conhecimento e Aplicação do conhecimento. A temática “Cercas Energizadas” foi escolhida considerando-se os pressupostos da abordagem CTS e a necessidade de discutir a problemática associada ao projeto e instalação de cercas elétricas no município de Pelotas. Na implementação do trabalho, problematiza-se situações, fenômenos (ou temas) que tenham significado para os estudantes. Na organização do conhecimento, parte-se do fenômeno, chega-se aos conceitos estruturantes e depois aos conceitos específicos. Na aplicação do conhecimento, os conceitos específicos encontram uso na situação original e são extrapolados para outras situações. O material instrucional elaborado é constituído por uma cerca elétrica didática, um texto didático, atividades, guias de experimentos com vídeos, animações interativas e atividades-extra visando um aprofundamento no tema. Neste trabalho verificou-se que os alunos apóiam a inserção de temas sociais vinculados a aulas de Física e concordam que as decisões sobre assuntos vinculados à Ciência e Tecnologia devem ser amplamente debatidos na sociedade. A análise dos dados mostrou que grande parte dos alunos alterou suas concepções a respeito das interações entre Ciência, Tecnologia e Sociedade. Ao mesmo tempo, praticamente todos os alunos demonstraram uma melhora no rendimento relacionada às explicações sobre o princípio de funcionamento das cercas elétricas e interpretações sobre as leis e normas que regulamentam o assunto. A aprendizagem verificada e a receptividade dos alunos ao interagir com o conjunto de animações interativas desenvolvidas especialmente para este trabalho, e com os Guias de Experimentos, fazem destes dois recursos importantes alternativas para serem desenvolvidas, pesquisadas e implementadas no Ensino de Física. / This study reports the planning and the implementation of a physics teaching’s thematic unit with a secondary level class of the Federal Center of Technological Education of Pelotas – CEFET-RS. The study uses a methodology based on the principles of Science, Technology and Society (STS) and in pedagogical moments (DELIZOICOV; ANGOTTI, 1991). The STS approach has revealed itself as an important reference in the spread of scientific knowledge in society and argues that all citizens have equal rights in decision making involving issues related to science and technology. The implementation of the unit was based on the following pedagogical moments: initial problematization, knowledge organization, and knowledge application. The theme “energized fences” was chosen considering the assumptions of STS approach and the need to discuss the matters associated to the project and installation of electric fences in the city of Pelotas. In the implementation of the study, situations, phenomena (or themes) which have meaning to the students are problematized. In the organization of the knowledge, we set off from the phenomena, come to the structuring concepts, and then to the specific concepts. In the application of the knowledge, the specific concepts find use in the original situation and are extended to other structures. The instructional material designed is constituted by a didactic electric fence, a didactic text, activities, experiment guides with videos, interactive animations, and extra activities, aiming at theme deepeny the discourse of the theme. In this study, we observed that the students support the insertion of social themes linked to physics classes and agree that decisions on issues associated to science and technology should be broadly discussed in society. The data analysis showed that a great part of the students changed their conceptions concerning interactions between science, technology and society. At the same time, almost all students showed improvement in their performances related to the explanations about the functioning principle of electric fences and to the interpretations about the laws and norms which regulate the matter. The obtained learning and the receptivity of the students as they interacted with the set of interactive animations specially designed for the study and with the experiment guides, make, in the author’s view, of these two resources important alternatives to be developed, researched and implemented in physics teaching.

A presente dissertação trata de um relato de experiência da aplicação de uma Unidade de Ensino Potencialmente Significativa (UEPS), tendo como base o ensino dos Estados Físicos da Matéria em especial focando o estudo dos plasmas. A UEPS em questão foi aplicada com alunos do 2º ano do Ensino Médio da Escola Estadual Reynaldo Affonso Augustin da cidade de Teutônia – RS. O principal referencial teórico para o trabalho seguiu especificamente os princípios de UEPS propostos por Moreira que levam a etapas que buscam promover a aprendizagem significativa. Também foram levados em conta os preceitos da Teoria de Aprendizagem Significativa de David Ausubel. Os resultados obtidos através da aplicação das UEPS permitiram observarmos uma evolução nos significados atribuídos aos conceitos envolvidos em relação aos que os alunos apresentavam anteriormente ao trabalho, tanto quanto à visão de cada um em relação aos estados físicos como em relação ao plasma, que era desconhecido da maioria. Ficou evidente também o interesse dos alunos pelo tema, dada às inúmeras buscas e pesquisas que os mesmos fizeram extraclasse sem que fossem solicitadas pelo professor. / This dissertation describes the experience of applying a Potentially Meaningful Teaching Unit (PMTU) to teach the Physical States of Matter topic focusing on the study of Plasma. THE PMTU was used with second year high school students of the State School Reynaldo Affonso Augustin in the town of Teutônia, RS, Brazil. The main theoretical framework of the study was that one proposed by Moreira when designing the PMTUs, leading to a sequence of steps aiming at meaningful Learning of a given topic. In addition, the basic principles of David Ausubel’s Meaningful Learning Theory were also taken into account. Findings gathered in the application of the Plasma PMTU suggested an evolution of the meanings assigned by the students to the concepts involved in the teaching unit when compared to their previous knowledge regarding to states of matter in general and specially to plasma, which was unknown by most of them. It was also evident that the students became quite interested in the subject, given the many extraclass searches they carried out without being asked by the teacher.

Este trabalho apresenta a implementação da proposta, e os resultados obtidos com sua aplicação em sala de aula, de um curso introdutório à teoria da Relatividade Especial para alunos de ensino médio. Essa proposta tem como marco teórico a teoria cognitiva de Piaget. O curso desenvolvido faz uso sistemático de recursos computacionais, com destaque para animações originais desenvolvidas em Flash, para promover o aprendizado significativo de conceitos básicos da Relatividade Especial, bem como para a dedução de relações matemáticas fundamentais que são decorrência lógica dos postulados de Einstein. Como o assunto não é ensinado na escola onde a proposta foi aplicada e a maioria dos programas de provas de vestibular não inclui a teoria da Relatividade Especial, o curso foi oferecido na modalidade extraclasse. A proposta contempla as recomendações dos Parâmetros Curriculares Nacionais, no sentido de uma progressiva inserção da Física do século XX no ensino médio. Na expectativa real de que, em futuro próximo, a Relatividade Especial passe a constar da maioria dos programas de concursos de vestibular de Física, o curso poderá ser de grande valia para professores de ensino médio que queiram abordar o assunto em suas aulas regulares, em escolas que disponham de recursos de informática.