This study investigated the implementability of the French La main à la pâte (LAMAP) inquiry-based science education (IBSE) programme in the South African context. An interpretative, qualitative multiple-case study design was utilised to elicit the voices of both young children-as-scientists engaged in scientific inquiry and student teachers who facilitated science education following the LAMAP approach. The conceptual framework integrated contemporary perspectives on childhood, theory theory and constructivist theory concepts and IBSE. Three conveniently sampled schools in an urban setting were purposively selected as cases, with 70 Grade 1 to Grade 3 children and three student teachers as participants. The findings of the study indicate that the children engaged in IBSE as natural scientists, displaying the cognitive capacity to think, act and learn like real scientists in the context of their classrooms. Engaging in science within a community of scientists, and being physically and mentally active in the knowledge construction process furthermore shaped children’s sense of agency and identity as scientists. The findings furthermore indicate that implementing IBSE contributed to shaping student teachers’ professional identity as science teachers for young children. As young scientists-in-waiting children are, however, dependent on researchers, higher education institutions concerned with teacher training, decision-makers and the broader education community to mobilise and sustain their potential for being and becoming scientists. The findings of the study resulted in a framework proposing guidelines on multi-levels for IBSE implementation in the South African Foundation Phase classroom context. / Thesis (PhD)--University of Pretoria, 2017. / The National Research Foundation Sabbatical Grant for Doctoral Studies / The University of Pretoria Vice-Chancellor's Academic Grant Programme / Educational Psychology / PhD / Unrestricted

O ensino de ciências por investigação representa um importante caminho para a promoção da alfabetização científica. A argumentação é uma das principais habilidades que podem ser desenvolvidas por meio dessa abordagem de ensino, e também aproximar os estudantes do processo da construção do conhecimento científico. O presente trabalho tem o objetivo de investigar relações entre diferentes graus de abertura de atividades investigativas e a qualidade de argumentos desenvolvidos ao longo desse processo. Ele foi realizado no contexto de Iniciação Científica Júnior, com estudantes do ensino fundamental II. Foram propostas duas aplicações das atividades investigativas: uma chamada de sequencial, respeitando a ordem sequencial proposta na literatura, dos graus 1 ao 3 de abertura; e outra, chamada de invertida, em que as atividades foram propostas dos graus 3 ao 1. As análises foram conduzidas com base em duas ferramentas: uma fundamentada no padrão argumentativo de Toulmin (TAP), proposta por Osborne, Erduran e Simon (2004), que caracteriza a qualidade estrutural dos argumentos, e outra, que avalia a qualidade do conhecimento científico utilizado para embasá-los, adaptada do trabalho de Zohar e Nemet (2002). As análises apontaram que os estudantes são capazes de desenvolver argumentos ao se envolverem em atividades investigativas. Porém, alguns fatores influenciaram na qualidade desses argumentos, como o grau de abertura das atividades e os comandos presentes em seus enunciados. Os argumentos construídos envolveram pelo menos dois componentes do TAP, principalmente nas atividades de maior grau de abertura. Porém, identificou-se a dificuldade de os estudantes introduzirem os seguintes elementos: qualificador e refutação. Nas duas formas de aplicação, tanto em relação à qualidade estrutural quanto à do conhecimento científico, os argumentos de mais qualidade foram identificados nas atividades de graus 2 e 3 de abertura, as quais fomentavam maior protagonismo dos estudantes. Logo, as atividades investigativas não proporcionam uma maior qualidade dos argumentos quando propostas de maneira gradual. Os resultados evidenciam a importância das atividades investigativas, em seus diferentes graus de abertura, como propostas que fomentam e qualificam a argumentação no ensino de ciências. / The inquiry-based science education represents an important way for the scientific literacy. Argumentation is one of the main skills that can be developed through this teaching approach, and also bring students closer to the process of building scientific knowledge. This study has the objective of investigating relations between different levels of inquiry activities and the quality of arguments developed throughout this process. It was carried out in the context of Scientific Initiation, with middle school students. Two methods of the investigative activities were proposed: one called \"sequential\", respecting the sequential order proposed in the literature, from levels 1 to 3; and the other, called \"reversed\", in which the activities were proposed from levels 3 to 1. The analyzes were conducted on the basis of two tools: one based on the Toulmin argumentative pattern (TAP), proposed by Osborne, Erduran and Simon (2004), that characterizes the structural quality of the arguments, and another, that evaluates the quality of the scientific knowledge used to support them, adapted from the work of Zohar and Nemet (2002). The analyzes pointed out that students are able to develop arguments by engaging in inquiry activities. However, some factors influenced the quality of these arguments, like the levels of inquiry and the commands present in their statements. The arguments developed by students involved at least two components of the TAP, mainly in the more open levels. However, we identified that it was difficult for students to introduce the elements qualifier and rebuttal. In both forms of application, in terms of structural quality and scientific knowledge, the highest quality arguments were identified in the levels 2 and 3 of inquiry, which provided more autonomy for the students. Therefore, inquiry activities do not provide a higher quality of arguments when proposed in a gradual manner. The results show the importance of inquiry based activities, in their different levels, to foment and qualify the argumentation in science education.

O ensino de ciências por investigação representa um importante caminho para a promoção da alfabetização científica. A argumentação é uma das principais habilidades que podem ser desenvolvidas por meio dessa abordagem de ensino, e também aproximar os estudantes do processo da construção do conhecimento científico. O presente trabalho tem o objetivo de investigar relações entre diferentes graus de abertura de atividades investigativas e a qualidade de argumentos desenvolvidos ao longo desse processo. Ele foi realizado no contexto de Iniciação Científica Júnior, com estudantes do ensino fundamental II. Foram propostas duas aplicações das atividades investigativas: uma chamada de sequencial, respeitando a ordem sequencial proposta na literatura, dos graus 1 ao 3 de abertura; e outra, chamada de invertida, em que as atividades foram propostas dos graus 3 ao 1. As análises foram conduzidas com base em duas ferramentas: uma fundamentada no padrão argumentativo de Toulmin (TAP), proposta por Osborne, Erduran e Simon (2004), que caracteriza a qualidade estrutural dos argumentos, e outra, que avalia a qualidade do conhecimento científico utilizado para embasá-los, adaptada do trabalho de Zohar e Nemet (2002). As análises apontaram que os estudantes são capazes de desenvolver argumentos ao se envolverem em atividades investigativas. Porém, alguns fatores influenciaram na qualidade desses argumentos, como o grau de abertura das atividades e os comandos presentes em seus enunciados. Os argumentos construídos envolveram pelo menos dois componentes do TAP, principalmente nas atividades de maior grau de abertura. Porém, identificou-se a dificuldade de os estudantes introduzirem os seguintes elementos: qualificador e refutação. Nas duas formas de aplicação, tanto em relação à qualidade estrutural quanto à do conhecimento científico, os argumentos de mais qualidade foram identificados nas atividades de graus 2 e 3 de abertura, as quais fomentavam maior protagonismo dos estudantes. Logo, as atividades investigativas não proporcionam uma maior qualidade dos argumentos quando propostas de maneira gradual. Os resultados evidenciam a importância das atividades investigativas, em seus diferentes graus de abertura, como propostas que fomentam e qualificam a argumentação no ensino de ciências. / The inquiry-based science education represents an important way for the scientific literacy. Argumentation is one of the main skills that can be developed through this teaching approach, and also bring students closer to the process of building scientific knowledge. This study has the objective of investigating relations between different levels of inquiry activities and the quality of arguments developed throughout this process. It was carried out in the context of Scientific Initiation, with middle school students. Two methods of the investigative activities were proposed: one called \"sequential\", respecting the sequential order proposed in the literature, from levels 1 to 3; and the other, called \"reversed\", in which the activities were proposed from levels 3 to 1. The analyzes were conducted on the basis of two tools: one based on the Toulmin argumentative pattern (TAP), proposed by Osborne, Erduran and Simon (2004), that characterizes the structural quality of the arguments, and another, that evaluates the quality of the scientific knowledge used to support them, adapted from the work of Zohar and Nemet (2002). The analyzes pointed out that students are able to develop arguments by engaging in inquiry activities. However, some factors influenced the quality of these arguments, like the levels of inquiry and the commands present in their statements. The arguments developed by students involved at least two components of the TAP, mainly in the more open levels. However, we identified that it was difficult for students to introduce the elements qualifier and rebuttal. In both forms of application, in terms of structural quality and scientific knowledge, the highest quality arguments were identified in the levels 2 and 3 of inquiry, which provided more autonomy for the students. Therefore, inquiry activities do not provide a higher quality of arguments when proposed in a gradual manner. The results show the importance of inquiry based activities, in their different levels, to foment and qualify the argumentation in science education.

<p>The attached thesis consists of a literature review of inquiry-based learning levels and two studies examining the impact of inquiry-based learning levels on student engagement, interest, and motivation in an animal science context. </p>

É comum encontrar em escolas brasileiras um ensino de ciências que prioriza aulas expositivas com a valorização de conteúdos conceituais com caráter descritivo, memorístico e descontextualizado com o cotidiano e com a realidade dos alunos e/ou da comunidade escolar. O ensino por investigação dentro do contexto da Alfabetização Científica (AC) desvia o foco do ensino de ciências na memorização de conceitos, privilegiando estratégias de como relacionar os conceitos científicos aprendidos de forma a contribuírem para a construção de uma visão consciente e crítica sobre os processos de produção do conhecimento científico. Essa abordagem de ensino, contudo, enfrenta uma série de dificuldades para ser implementada, destacando-se a má formação docente durante a vida acadêmica; os licenciandos saem despreparados com concepções errôneas do ensino por investigação, refletindo em equívocos, por exemplo, na elaboração de sequências didáticas investigativas. A existência de programas de aperfeiçoamento profissional durante a graduação, como o PIBID, por exemplo, podem promover esclarecimentos aos futuros docentes acerca sobre princípios do ensino por investigação, permitindo a construção de sequências didáticas investigativas. Com isso, essa pesquisa teve como objetivo investigar os aspectos do ensino por investigação que poderiam estar presentes em uma sequência didática (sd) elaborada por licenciandos dentro do contexto, PIBID-IB/USP. Para isso, foram analisados os planos de aula e as atividades da sd através da ferramenta DEEnCI, identificando em quais momentos da aplicação da sd houve um maior ou menor direcionamento dos licenciandos. Além disso, foram aplicados questionários e entrevistas com os licenciandos para análise das suas ideias e compreensões sobre o ensino por investigação. Como resultados, notou-se que a sequência didática elaborada pelos licenciandos proporcionou: resgate dos conhecimentos prévios, coleta e análise de dados, engajamento dos alunos mediante perguntas de pesquisa e aplicação dos conceitos aprendidos, de maneira integrada e articulada na última atividade da sd, representando uma situação real, vivenciada pela comunidade escolar. Os dados da ferramenta juntamente com os obtidos pelas entrevistas e questionários demonstram que os licenciandos foram mais atuantes em alguns momentos da aplicação da sd, como na interpretação de conceitos e na análise de dados. Isso, no entanto, não deve ser mal interpretado, pois os licenciandos dessa pesquisa tinham pouca e/ou nenhuma experiência como docente, assim, um maior direcionamento da investigação faz com que os licenciandos se sintam mais seguros mediante a execução da atividade. Dessa maneira, essa pesquisa apresentou análises importantes e pertinentes do PIBID dentro do contexto IB/USP, na perspectiva de apresentar quais foram os avanços e limitações do grupo escola estudado, para incorporar e promover o ensino por investigação na elaboração, planejamento e a aplicação de sequências didáticas investigativas, reforçando assim, a importância de programas de formação docente, nesse caso o PIBID, como um instrumento relevante para a formação docente. / It is common to find in Brazilian schools, a science education that prioritizes expository classes with the valuation of conceptual contents with a descriptive, memoristic and decontextualized character with daily life and with the reality of students and / or community. Inquiry Based Science Education (IBSE), within the context of Scientific Literacy (AC) deviates the focus of science teaching on the memorization of concepts, privileging strategies of how to relate the scientific concepts learned in order to contribute to the construction of a conscious and critical vision on the processes of production of scientific knowledge. In addition, the IBSE can develop skills such as observing phenomena, defining problems and formulating a research question, developing hypotheses to be tested, designing experiments, interpreting data, and using data as evidence so that they can therefore be scientifically literate. This approach, however, faces a number of difficulties to be implemented, especially teacher mismanagement during academic life. In this way, the student teachers are left unprepared with misconceptions about research teaching, reflecting in misunderstandings, for example in the elaboration of inquiry sequence learning. The existence of professional development programs during graduation, such as the PIBID, for example, can promote the clarification of future teachers about the principles of IBSE, allowing the construction of didactic sequences of research. Therefore, this research aimed to investigate the aspects of IBSE that could be identified in a didactic sequence elaborated by student teachers within the context, PIBID-IB / USP. For that, the lesson plans and SD activities were analyzed through the DEEnCI tool, identifying in which moments of the SD application there was a greater or lesser direction of the teacher students. In addition, questionnaires and interviews with the teacher students were applied to analyze their ideas and their understandings about research teaching. As a result, it was noticed that the didactic sequence elaborated by the student teacher provided: the retrieval of previous knowledge, data collection and analysis, students\' engagement through research questions and application of the concepts learned, in an integrated and articulated way in the last activity of SD, representing a real situation experienced by the school community. The data of the tool together with those obtained by the interviews and questionnaires show that the student teachers were more active in some moments of the application of SD, as in the interpretation of concepts and the analysis of data. However, this should not be misinterpreted because the student teachers of this research had little or no experience as a teacher, so a greater focus of research makes the graduates feel more secure through the execution of the activity. In this way, this research presented important and pertinent analyses of PIBID within the IB / USP context, in order to present the advances and limitations of the studied school group, to incorporate and promote IBSE in the elaboration, planning and application of inquiry sequence learning, thus reinforcing the importance of professional development programs during graduation.

É comum encontrar em escolas brasileiras um ensino de ciências que prioriza aulas expositivas com a valorização de conteúdos conceituais com caráter descritivo, memorístico e descontextualizado com o cotidiano e com a realidade dos alunos e/ou da comunidade escolar. O ensino por investigação dentro do contexto da Alfabetização Científica (AC) desvia o foco do ensino de ciências na memorização de conceitos, privilegiando estratégias de como relacionar os conceitos científicos aprendidos de forma a contribuírem para a construção de uma visão consciente e crítica sobre os processos de produção do conhecimento científico. Essa abordagem de ensino, contudo, enfrenta uma série de dificuldades para ser implementada, destacando-se a má formação docente durante a vida acadêmica; os licenciandos saem despreparados com concepções errôneas do ensino por investigação, refletindo em equívocos, por exemplo, na elaboração de sequências didáticas investigativas. A existência de programas de aperfeiçoamento profissional durante a graduação, como o PIBID, por exemplo, podem promover esclarecimentos aos futuros docentes acerca sobre princípios do ensino por investigação, permitindo a construção de sequências didáticas investigativas. Com isso, essa pesquisa teve como objetivo investigar os aspectos do ensino por investigação que poderiam estar presentes em uma sequência didática (sd) elaborada por licenciandos dentro do contexto, PIBID-IB/USP. Para isso, foram analisados os planos de aula e as atividades da sd através da ferramenta DEEnCI, identificando em quais momentos da aplicação da sd houve um maior ou menor direcionamento dos licenciandos. Além disso, foram aplicados questionários e entrevistas com os licenciandos para análise das suas ideias e compreensões sobre o ensino por investigação. Como resultados, notou-se que a sequência didática elaborada pelos licenciandos proporcionou: resgate dos conhecimentos prévios, coleta e análise de dados, engajamento dos alunos mediante perguntas de pesquisa e aplicação dos conceitos aprendidos, de maneira integrada e articulada na última atividade da sd, representando uma situação real, vivenciada pela comunidade escolar. Os dados da ferramenta juntamente com os obtidos pelas entrevistas e questionários demonstram que os licenciandos foram mais atuantes em alguns momentos da aplicação da sd, como na interpretação de conceitos e na análise de dados. Isso, no entanto, não deve ser mal interpretado, pois os licenciandos dessa pesquisa tinham pouca e/ou nenhuma experiência como docente, assim, um maior direcionamento da investigação faz com que os licenciandos se sintam mais seguros mediante a execução da atividade. Dessa maneira, essa pesquisa apresentou análises importantes e pertinentes do PIBID dentro do contexto IB/USP, na perspectiva de apresentar quais foram os avanços e limitações do grupo escola estudado, para incorporar e promover o ensino por investigação na elaboração, planejamento e a aplicação de sequências didáticas investigativas, reforçando assim, a importância de programas de formação docente, nesse caso o PIBID, como um instrumento relevante para a formação docente. / It is common to find in Brazilian schools, a science education that prioritizes expository classes with the valuation of conceptual contents with a descriptive, memoristic and decontextualized character with daily life and with the reality of students and / or community. Inquiry Based Science Education (IBSE), within the context of Scientific Literacy (AC) deviates the focus of science teaching on the memorization of concepts, privileging strategies of how to relate the scientific concepts learned in order to contribute to the construction of a conscious and critical vision on the processes of production of scientific knowledge. In addition, the IBSE can develop skills such as observing phenomena, defining problems and formulating a research question, developing hypotheses to be tested, designing experiments, interpreting data, and using data as evidence so that they can therefore be scientifically literate. This approach, however, faces a number of difficulties to be implemented, especially teacher mismanagement during academic life. In this way, the student teachers are left unprepared with misconceptions about research teaching, reflecting in misunderstandings, for example in the elaboration of inquiry sequence learning. The existence of professional development programs during graduation, such as the PIBID, for example, can promote the clarification of future teachers about the principles of IBSE, allowing the construction of didactic sequences of research. Therefore, this research aimed to investigate the aspects of IBSE that could be identified in a didactic sequence elaborated by student teachers within the context, PIBID-IB / USP. For that, the lesson plans and SD activities were analyzed through the DEEnCI tool, identifying in which moments of the SD application there was a greater or lesser direction of the teacher students. In addition, questionnaires and interviews with the teacher students were applied to analyze their ideas and their understandings about research teaching. As a result, it was noticed that the didactic sequence elaborated by the student teacher provided: the retrieval of previous knowledge, data collection and analysis, students\' engagement through research questions and application of the concepts learned, in an integrated and articulated way in the last activity of SD, representing a real situation experienced by the school community. The data of the tool together with those obtained by the interviews and questionnaires show that the student teachers were more active in some moments of the application of SD, as in the interpretation of concepts and the analysis of data. However, this should not be misinterpreted because the student teachers of this research had little or no experience as a teacher, so a greater focus of research makes the graduates feel more secure through the execution of the activity. In this way, this research presented important and pertinent analyses of PIBID within the IB / USP context, in order to present the advances and limitations of the studied school group, to incorporate and promote IBSE in the elaboration, planning and application of inquiry sequence learning, thus reinforcing the importance of professional development programs during graduation.

Introduction of the thesis deals with inquiry-based science learning - from the level of research to its evaluation. The following practical advice summarize information about the possibilities of obtaining natural material for teaching, creating permanent diatom preparations and examples of suitable determination literature for teachers. The main part of this work presents 12 elaborated study materials for research teaching method divided into five phycologically oriented topics: (1) cyanobacterial and algal physiology, (2) biodiversity of standing waters, (3) algae defense mechanisms, (4) cyanobacteria and algae like bioindicators, (5) substances in cyanobacteria and algae and their importance for humans. Individual study materials contain information on the level of research, methodological guidance for teachers with a theoretical basis and introductory questions to motivate students, as well as a recording sheet for students and, in conclusion, own proposed solution for teachers. Another part of this thesis is a comparison of inquiry-based science learning with frontal education, which is done by didactic test.

This diploma thesis responds to the innovative trends and the causes of these changes in the science education.. The theoretical part of the thesis deals primarily with Inquiry-Based (Science) Education. It is focused on its definition, main features and its position in the Czech educational system. The main goal of this thesis and an output of the practical part is creating a portfolio with Inquiry-Based Science Education tasks in the physical geography (geology, geomorphology, pedology and biogeography) intended for the 2nd stage of primary schools.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-11-12T14:11:44Z No. of bitstreams: 1 luizarthurrodriguesdemello.pdf: 3984461 bytes, checksum: 78cfb143fdfb4f0c949412a0b1fc9d0c (MD5) / Approved for entry into archive by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2018-11-13T13:27:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 luizarthurrodriguesdemello.pdf: 3984461 bytes, checksum: 78cfb143fdfb4f0c949412a0b1fc9d0c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-13T13:27:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 luizarthurrodriguesdemello.pdf: 3984461 bytes, checksum: 78cfb143fdfb4f0c949412a0b1fc9d0c (MD5) Previous issue date: 2018-08-24 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo dessa dissertação é apresentar a educadores de escolas da rede pública e particular alternativas para a produção de equipamentos para laboratório de indução eletromagnética de custo reduzido e com qualidade comparável aos equipamentos disponíveis no mercado, além de apresentar uma metodologia para aproveitar esse material. O docente é desafiado a mudar do método tradicional, mecanizado, para um formato onde o aluno é levado a interagir com os equipamentos de laboratório, levantar hipóteses para fenômenos observados, discutir essas hipóteses com colegas e apresentar resultados. Apresentamos um planejamento com atividades de Ensino por Investigação, transferindo o foco da aprendizagem para o aluno e possibilitando a sua participação ativa no processo de aquisição do conhecimento. Docentes e discentes dialogam e constroem o conhecimento a partir dessa interação. O produto dessa dissertação inclui um passo-a-passo para construção de uma Mini-bobina de Tesla, uma bobina com quatro mil espiras ligada a diodos LED, um tubo de Foucault e uma bobina chata, além de propor experimentos para utilizar esses equipamentos. Utilizamos a metodologia POE (prever, observar, explicar) na atividade com a Mini-bobina de Tesla e atividades voltadas ao Ensino por Investigação para os demais experimentos. Ao aplicar o produto nas escolas onde o autor trabalha foi possível perceber que os resultados foram positivos, com aumento do interesse dos alunos, melhora na relação com o docente e facilidade para formalizar os conceitos nas aulas teóricas. / The objective of this dissertation is to present educators at schools in the public and private sectors alternatives to produce low-cost electromagnetic induction laboratory equipment with comparable quality to the equipment available in the market, as well as presenting a methodology to take advantage of this material. The teacher is challenged to change from the mechanized traditional method to a format where the student is led to interact with the equipment of the laboratory, to formulate hypotheses about the observed phenomena, to discuss these hypotheses with colleagues and to present results. We present a planning with activities of inquirybased science education, transferring the focus of the learning to the student and enabling their active participation in the process of learning. Teachers and students dialogue and build knowledge from this interaction. The product of this dissertation includes a step-by-step construction of a Tesla Mini-coil, a coil with four thousand wire loops connected to LEDs, a Foucault tube and a flat coil, and propose experiments to use such equipment. We used the POE methodology (predict, observe, explain) in the activity with the Tesla Mini-coil and activities focused on investigation for the other experiments. When applying the product in the schools where the author works, it was possible to perceive that the results were positive, with an increase in student interest, improvement in the relation with the teacher and ease of formalizing the concepts in the theoretical classes.

This master's thesis deals with the means of innovation in the training of chemistry teachers. The theoretical part deals with the reforms of the Czech education system, measuring systems, especially the Vernier system, Inquiry-Based Science Education and also the project of implementation of the regional action plan. The experimental part focuses on the verification of several experiments, where temperature sensors and a force sensor from the Vernier system were used, and the possibility of their introduction into the teaching of future chemistry teachers. Furthermore, the work deals with the introduction of the Vernier measuring system for a selected high school. The success of the implementation of the measuring system was verified in the form of an interview with the teacher and the school management. After the introduction of the system, a successful science course was started at the school.