Apesar de profícuos - nacional e internacionalmente - os resultados de pesquisas acadêmicas brasileiras, relacionados ao Ensino de Física e ao Ensino de Ciências, não estão impactando positivamente no processo de ensino e aprendizagem no Ensino Básico. Almejamos que a presente pesquisa acadêmica tenha conexões com a complexa realidade escolar brasileira contemporânea, de modo que, ambientando a investigação e conferindo consistência à leitura proposta acerca do conceito de affordance, abordamos brevemente três problemáticas evidentes: o nomeado fracasso escolar, o baixo desempenho dos aprendizes brasileiros no PISA e a atual crise da Educação Científica. A experiência em sala de aula, como docente no Ensino Médio, contribuiu para tal leitura. Neste cenário, evidenciamos as tendências de emprego do conceito de affordance em artigos científicos publicados em periódicos nacionais, classificados na área de avaliação Ensino; propusemos uma leitura do conceito de affordance - norteada pelas categorias de análise (tendências norteadoras) - voltada ao Ensino de Física por experimentação, podendo ser estendida ao Ensino de Ciências; e ainda, propusemos um instrumento epistêmico- analítico para a análise de produções científicas. Compreendemos o processo de aprendizagem nos termos da teoria da aprendizagem significativa, incluindo-se nas argumentações um instrumento potencialmente significativo: o vê epistemológico. O conceito de affordance representa um importante recorte de uma teoria mais geral, nomeada a teoria das affordances. Abordamos, e relacionamos seus principais aspectos ao Ensino de Física por experimentação. Desenvolvemos o processo analítico do corpus a partir da combinação de dois instrumentos de base: a análise temática e o vê epistemológico. Trata-se de uma pesquisa de abordagem qualitativa, de procedimento bibliográfico, de natureza aplicada e com objetivo exploratório. As tendências identificadas destacam parte dos aspectos que sinalizam o impacto que o conceito de affordance imprime na literatura científica veiculada por periódicos brasileiros, pertinente a área de avaliação Ensino, representando um referencial norteador para a construção da leitura proposta, mantendo-se assim, a compatibilidade entre ambas. Considera-se que uma percepção teoricamente orientada possa auxiliar docentes no desenvolvimento de suas atribuições, de modo que a leitura proposta contribua para este avanço. Quanto ao instrumento epistêmico-analítico (potencialmente significativo), considera-se que o seu emprego contribua para a imersão do pesquisador (principalmente o iniciante) no âmbito da investigação acadêmica envolvendo produções científicas, devido as condições propícias que se estabelecem para o desenvolvimento de uma aprendizagem significativa de conceitos, procedimentos e atitudes coerentes com o trabalho científico.

Esta dissertação apresenta uma Pesquisa Bibliográfica de Estudo Exploratório que teve por objetivo analisar quais aspectos teóricos e epistemológicos que fundamentam a abordagem do Ensino por Investigação (EI) no Ensino de Ciências (EC), em especial o Ensino de Física (EF). Nossa pesquisa se preocupou em responder à seguinte questão: Quais aspectos relativos ao EI têm sido abordados nas pesquisas em EF? Mais especificamente as pesquisas que envolvem a participação de estudantes do Ensino Médio (EM) na abordagem do EI? Para respondermos a esta questão elaboramos uma revisão bibliográfica em trabalhos já elaborados que abordam a respeito do EI. A partir destes trabalhos, escrevemos dois capítulos de fundamentação teórica nos quais apresentamos algumas influências exercidas por John Dewey e Joseph Schwab no EI, concepções históricas do EI, variações quanto à sua concepção e uso, e também críticas a seu respeito. A partir de termos de busca específicos que abrangem algumas das diferentes concepções do EI, realizamos um levantamento de artigos publicados em 14 periódicos nacionais e 16 internacionais da última década que apresentam estratos A1, A2 e B1 no Qualis Capes, de acordo com a classificação de periódicos do quadriênio 2013-2016 pertencentes à área de avaliação Ensino. Por conta do nosso problema e objetivos de pesquisa, estipulamos alguns critérios para selecionarmos o corpus, que por fim se constituiu de 13 artigos (10 nacionais e 3 internacionais). Para analisarmos o corpus utilizamos a Análise de Conteúdo de Bardin (2011), mais especificamente, elaboramos unidades de contexto e unidades de registro. Estas unidades de contexto e registro foram elaboradas a partir de reflexões referentes aos aspectos do EI abordados nos capítulos teóricos de fundamentação desta dissertação, e teve como propósito investigar o conteúdo das mensagens contidas nos textos dos artigos que compuseram o corpus. A partir da análise dos dados consideramos que as intenções do uso do EI nas pesquisas do EF no EM vêm sendo direcionadas para a promoção da aprendizagem dos estudantes, melhorando suas compreensões a respeito do conhecimento científico e do desenvolvimento de competências e habilidades do fazer científico. A maneira com que as pesquisas utilizam as abordagens do EI e seus objetivos variam entre si, no entanto os artigos o utilizam como proposta central ou como base para investigar outras propostas. Devido a apenas 13 artigos nos últimos 10 anos pesquisarem a participação dos estudantes do EM em abordagens do EI, percebemos uma carência neste campo de pesquisa. Concluímos que, apesar de toda discussão teórica que existe em relação à definição do termo e da diversidade de possibilidades ou contextos do EI que não buscam uma definição única, nota-se que nos trabalhos analisados não há uma preocupação com a delimitação da abordagem utilizada, de seus referenciais norteadores, principalmente os epistemológicos

A presente pesquisa teve como questão norteadora investigar se uma situação de ensino envolvendo a Modelagem Matemática e discussões epistemológicas, proporciona a estudantes graduandos de Física e Matemática, um entendimento a respeito da 2ª Lei de Newton, bem como a formulação de seu modelo científico. Para tanto, elaborou-se uma proposta didática, que foi ofertada em forma de minicurso para graduandos dos 1º e 2º anos de Física e Matemática, nas modalidades licenciatura e bacharelado, da Universidade Estadual de Londrina no ano de 2017. O minicurso foi composto por discussões epistemológicas a respeito da Modelagem Matemática, Matematização e Modelos Científicos e a resolução de seis atividades de Modelagem Matemática. Das atividades propostas, três delas foram construídas exclusivamente para atenderem os objetivos desta tese, abordando conteúdos físicos. Utilizou-se a abordagem qualitativa na busca de interpretar e compreender as noções dos(as) participantes do minicurso ofertado. Na abordagem metodológica, os resultados da aplicação de questionários prévios e posteriores foram analisados à luz da Análise de Conteúdo. Desta maneira foi possível abordar conceitos físicos e articular a Modelagem Matemática, os modelos científicos na Física e o processo de matematização. A partir da análise dos resultados obtidos, pode-se inferir que a proposta desenvolvida proporcionou, aos envolvidos, reflexões relacionadas à construção do conhecimento, a aspectos da Natureza da Ciência e ao papel da Matemática na Física, questões pertinentes na formação de futuros docentes. Constatou-se que a Modelagem Matemática não é, isoladamente, suficiente para ensinar Física, mas é uma metodologia que explicita o processo de construção de modelos, e feitas as devidas adaptações epistemológicas, a Modelagem Matemática pode contribuir com o Ensino de Física. Outra inferência desta tese é que a matematização na Física, diferentemente da matematização na Modelagem Matemática, corresponde a todo o processo de Modelagem Matemática acrescido de uma etapa adicional, que seria, por meio de uma discussão teórico-conceitual, atribuir significado físico ao modelo matemático encontrado.

Esta pesquisa faz uma discussão a respeito do ensino da temática Física de Plasmas e a formação de professores. Um dos objetivos foi investigar a situação do ensino da Física do Plasma nos currículos dos cursos de Licenciatura em Física, sua ocorrência ou ausência. Para tanto, foi realizada uma Análise Documental dos Projetos Pedagógicos de Cursos de Licenciatura em Física brasileiros. Além disso, para aprofundar esta investigação, foi elaborado um questionário para professores das Licenciaturas em Física. Um segundo objetivo desta pesquisa foi elaborar uma proposta de Unidade Temática para a formação de professores a respeito da Física do Plasma, com base na Aprendizagem Significativa e na História da Ciência, para depois, discutir como professores atuantes em cursos de Licenciatura em Física avaliam tal proposta. A partir de nossos resultados, evidenciou-se uma pouca atenção dada a essa temática na formação de professores, apesar de, segundo a literatura, ser um tema relevante por estar presente no cotidiano dos alunos e também por ser um assunto de Física Moderna e Contemporânea. Com base nos resultados obtidos, a Unidade Temática elaborada mostrou ser uma boa proposta para trabalhar o conteúdo de Física de Plasma nas Licenciaturas em Física, levando em consideração algumas ressalvas citadas pelos professores avaliadores.

Esta tese alia o pensamento de Paulo Freire, estudos no campo da criatividade e a abordagem de ensino de ciências CTS (Ciência Tecnologia e Sociedade), para investigar o problema da participação consciente ou intencional dos estudantes durante as aulas de Física em uma escola pública. Pesquisas realizadas no âmbito CTS e com enfoque de Freire reforçam a necessidade de uma educação voltada para a cidadania e que promova a participação dos sujeitos nos processos de tomada de decisões. Ao mesmo tempo a criatividade tem sido concebida como um potencial humano que deve ser cultivado e desenvolvido. Diante disso, nos propomos investigar por meio da construção de uma sequência didática, baseada em um abordagem CTS-Freire e na criatividade, a participação intencional dos estudantes via aprendizagem. Aprendizagem que foi avaliada e discutida à luz da teoria sociocultural de Vygotsky. De acordo com as ferramentas analíticas apresentadas por Bardin foi classificado e analisado os dados que levaram às inferências que apresentamos a seguir: a) a aprendizagem de conceitos pelos estudantes leva-os a uma progressiva tomada de consciência dos seus próprios processos mentais, b) somente a aprendizagem de conceitos não leva à participação consciente ou intencional dos estudantes, c) é necessário pensar a prática pedagógica juntamente com os estudantes e dar-lhes alternativas para que esses possam escolher e participar d) os alunos estão condicionados a reproduzir conhecimento e seguir prescrições, o que dificulta a sua participação e inibe a sua expressão criativa

Esta pesquisa investigou as potencialidades de uma abordagem histórico-didática a respeito de um tema de Física Moderna, com auxílio de multimídias, no Ensino Médio. Pesquisas evidenciam que a História e Filosofia da Ciência, bem como o estudo de tópicos de Física Moderna, podem levar a uma compreensão adequada da natureza do conhecimento científico. Com base nesses argumentos foi construída e aplicada uma Unidade Didática contemplando o estudo de um tópico de Física Moderna por meio de uma abordagem histórico-didática que levou em consideração princípios da Aprendizagem Significativa. Procurou-se observar possíveis indícios de alterações nas noções dos alunos investigados a respeito da Natureza da Ciência e de conteúdos científicos específicos. Foram utilizados como instrumentos de coleta de dados, a Unidade Didática, questionários, mapas conceituais e anotações feitas pela pesquisadora. Optou-se por fazer uso dos procedimentos da Análise de Conteúdo como instrumento de análise dos dados. Esta pesquisa caracteriza-se como qualitativa de cunho interpretativo, cujas principais etapas foram: o levantamento bibliográfico relacionado aos temas envolvidos, elaboração de um texto teórico conceitual a respeito do tema Partículas Elementares, levantamento dos conhecimentos prévios em relação aos assuntos abordados, construção e aplicação da Unidade Didática, tomada e análise de dados. Com base nos resultados obtidos, constatou-se que a proposta didática contribuiu para a compreensão de conteúdos relacionados à Física de Partículas, para a construção de noções reais e abrangentes a respeito da Natureza da Ciência, bem como possibilitou gerar indícios de Aprendizagem Significativa.

Esta estudo explora o potencial didático de uma estratégia de ensino multirepresentacional aplicada em um laboratório didático, com a finalidade de desenvolver habilidades analíticas associadas aos procedimentos de coleta, processamento e comparação de dados experimentais dentro do Paradigma de Conjunto. A estratégia é amparada pelo contemporâneo modelo de ensino por meio de múltiplas representações, o qual tem por objetivo proporcionar aos alunos um leque de oportunidades para construir o conceito científico de medição. Com base nessa estratégia de ensino investiga-se o caminho conceitual dos estudantes na tentativa de passarem do Paradigma Pontual para o Paradigma de Conjunto, acompanhando a aprendizagem em um domínio no qual as estruturas pré-instrucionais conceituais dos alunos devem ser fundamentalmente reestruturadas, a fim de permitir a compreensão do conhecimento pretendido, isto é, a aquisição de conceitos e procedimentos científicos relacionados ao Paradigma de Conjunto. A pesquisa foi realizada em um ambiente laboratorial com quatro grupos de estudantes da graduação em Física. O método de estudo da pesquisa combina aspectos quantitativos e aspectos qualitativos em três momentos de avaliação comparáveis, que o caracterizam como um estudo longitudinal. Convenientes análises estatísticas foram realizadas entre o desempenho apresentado nas avaliações de cada grupo de forma a classificar as mudanças nas ações e raciocínios do Paradigma Pontual para o Paradigma de Conjunto. Os resultados desta pesquisa indicam que o aporte metodológico baseado nas Categorias de Compreensão Conceitual da Medição proporciona um refinamento analítico para além dos paradigmas da medição, procurando avançar em relação às pesquisas em Ensino de Física ligadas à compreensão conceitual dos estudantes frente a uma situação experimental. Por meio de tal referencial, acompanharam-se as alterações nas categorias do Paradigma Pontual, as quais foram essencialmente reformuladas para o desenvolvimento de conceitos e procedimentos científicos relacionados ao Paradigma de Conjunto.

Inúmeros são os trabalhos que defendem a necessidade de um Ensino de Física contextualizado, o qual envolva conceitos que os alunos vivenciem no cotidiano e que também os estimulem a pensar em Ciência de uma forma crítica. Nesse contexto, o ensino de conceitos referentes à Física Moderna e Contemporânea se mostra relevante. Entretanto, apenas inserir tais conteúdos no Ensino Médio não é suficiente, é necessário que os professores desenvolvam abordagens conceituais e metodológicas adequadas para ao tema. Considerando isso, voltamos a nossa atenção para a formação inicial de professores de Física, observando que entre as dificuldades indicadas está uma formação centrada na racionalidade técnica, que acaba refletindo uma formação de bacharelado com complementos pedagógicos, ignorando que as duas profissões possuem características profissionais diferentes. Dessa forma, esta pesquisa investiga a construção de uma Sequência Didática adaptada que visa a elaboração de abordagens metodológicas para o ensino de Relatividade com um enfoque histórico por professores em formação inicial, bem como noções de docentes que atuam no Ensino Superior a respeito da sua pertinência e adequação teórico metodológica. Assim, construímos uma sequência propondo um envolvimento entre teoria e prática, potencialmente possibilitando ao futuro professor uma abordagem crítica, que considere os diferentes contextos em que ele poderá atuar. Os aportes teóricos investigados para a construção dessa sequência foram o Conhecimento Pedagógico do Conteúdo (CPC) e a Base de Conhecimentos, a Aprendizagem Significativa Crítica e a História da Ciência. Para a obtenção das noções docentes, foi elaborado um questionário com nove questões, embasadas em nossos referenciais teórico-metodológicos e decodificadas intersubjetivamente pelos integrantes do grupo de pesquisas Investigações em Filosofia e História da Ciência, e Educação em Ciências e Matemática (IFHIECEM). A análise dessas respostas se deu por meio de uma análise de conteúdo, sendo que desenvolvemos Unidades de Contexto e Unidades de Registros, também decodificadas intersubjetivamente pelo grupo IFHIECEM, que possibilitaram a unitarização e inferências com relação as respostas

Este trabalho procura investigar o papel da matematização na Física e no seu ensino segundo professores de Física. Estudos evidenciam que noções de História e Filosofia da Ciência são importantes para a formação do professor. Dessa forma, procuramos estabelecer alguns elementos que demonstram a presença de tais noções na estruturação do conceito de matematização, o papel desempenhado pela Matemática no ensino de Física e seus desdobramentos. Para isso, os referenciais teóricos explorados nesta investigação envolvem as pesquisas a respeito da História e Filosofia da Ciência, formação do professor e dos saberes necessários para ensinar e as discussões epistemológicas a respeito do processo de matematização na construção do conhecimento físico. A análise de conteúdo foi escolhida como o instrumento de análise dos dados desta investigação. A pesquisa é qualitativa de cunho interpretativo, em que as etapas principais foram: o levantamento bibliográfico relativo aos temas estudados; uma síntese histórica do processo de matematização do pêndulo simples, a fim de exemplificar um conteúdo matematizado; a construção do instrumento de coleta de dados (questionário aberto); a coleta de dados, na qual dez professores que lecionam disciplinas de Física responderam ao questionário; a análise desses questionários, que resultou na estruturação de unidades temáticas que evidenciam as noções dos professores a respeito da matematização e do papel da Matemática no ensino de Física.

As atividades experimentais em Física, tanto quantitativas quanto qualitativas, constituem importante ferramenta educacional quando estruturadas em bases educacionais e epistemológicas claras, devidamente conduzidas. Pesquisas acerca de atividades experimentais que abordam medições apontam que alunos, seja do ensino médio, seja do universitário, carregam interpretações a respeito de medidas que são condizentes com o Paradigma Pontual e podem comprometer momentos de instruções pedagógicas. O presente trabalho, portanto, tem o objetivo de investigar uma estratégia de ensino inspirada na proposta de Millar (1987) em que alunos que conhecem de antemão o resultado da medida a ser encontrada experimentalmente a obtém com melhor acurácia do que alunos que a desconhecem. Para isso, sessenta alunos do primeiro ano do ensino médio de um colégio estadual, do município de Colorado-PR, realizaram duas atividades experimentais. Ao final, verificou-se que os alunos submetidos à estratégia investigada obtiveram medidas com melhor acurácia que os alunos não submetidos a ela, assim como apresentaram um conjunto de comportamentos e atitudes que confirmam as hipóteses do trabalho. Essa estratégia propicia a discussão relativamente a flutuações, incertezas e médias, ideias que se ajustam ao Paradigma de Conjunto. Por conseguinte, a estratégia em questão contribui de maneira positiva na construção do conceito de medição por parte dos estudantes.