Um Estudo sobre as Contribuições de Atividades de Laboratório com Enfoque no Processo de Modelagem Científica no Domínio de Universitários sobre Conceitos de Ótica e sobre o Trabalho Experimental
DOI:
https://doi.org/10.28976/1984-2686rbpec2022u661692Palavras-chave:
Ótica, Modelagem Científica, Atividades Experimentais, Laboratório DidáticoResumo
Avaliamos as contribuições do uso da metodologia de ensino “Episódios de Modelagem” (EM) para que estudantes de graduação em Física ampliem seus domínios sobre o campo conceitual da Modelagem Didático-Científica (MDC+), em particular sobre o trabalho experimental e sobre os conceitos de modelo científico, controle de variáveis e evidência experimental. Explorando essa metodologia em aulas de laboratório sobre, por exemplo, atenuação da luz e polarização, avaliamos também a sua contribuição para que os participantes ampliem seus domínios do campo conceitual da ótica. Adotando a perspectiva da MDC+, desenvolvemos quatro EM, cada um com enfoque em um conceito específico da MDC+. Por meio de um estudo de caso explanatório, tendo uma turma de uma disciplina de física experimental da Universidade Federal do Rio Grande do Sul como caso, respondemos às seguintes questões: (i) Como os EM contribuem para que os estudantes ampliem seus domínios do campo conceitual da Ótica, favorecendo a amenização de dificuldades típicas dos estudantes na aprendizagem de conceitos físicos da Ótica?; e (ii) Como os EM contribuem para que os estudantes ampliem seus domínios do campo conceitual da MDC+, favorecendo particularmente a atribuição de sentido e significado aos conceitos de modelo científico, controle de variáveis e evidência experimental? Como resultado, concluímos que os EM auxiliaram os estudantes a expandirem seus domínios do campo conceitual da modelagem científica e a mitigarem, ainda que parcialmente, dificuldades comuns da Ótica.
Downloads
Referências
Ambrose, B. S., Heron, P. R., Vokos, S., & McDermott, L. C. (1999). Student understanding of light as an eletromagnetic wave: relating the formalism to physical phenomena. American Journal of Physics, 67(10), 891–898. https://doi.org/10.1119/1.19144
Andrés, M. M., Pesa, M., & Moreira, M. A. (2006). El trabajo de laboratorio en cursos de Física desde la Teoría de Campos Conceptuales. Ciência & Educação (Bauru), 12(2), 129–142. https://doi.org/10.1590/S1516-73132006000200002
Blizak, D., Chafiqi, F., & Kendil, D. (2009). The Education and Training in Optics and Photonics Conference. https://spie.org/Documents/ETOP/2009/etop2009_Proceedings.pdf
Borges, A. T. (2002). Novos rumos para o laboratório escolar de ciências. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , 19(3), 291–313. https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/6607
Brandão, R. V., Araujo, I. S., & Veit, E. A. (2011). A modelagem científica vista como um campo conceitual. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 28(3), 507–545. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2011v28n3p507
Brandão, R. V. (2012). A estratégia da modelagem didático-científica reflexiva para a conceitualização do real no ensino de Física (Tese de Doutorado, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul). Lume — Repositório Digital da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. https://lume.ufrgs.br/handle/10183/70335
Borges, A. T. (2002). Novos rumos para o laboratório escolar de ciências. Caderno Brasileiro de Ensino de Física (Florianópolis), 19(3), 291–313. https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/6607
Buffler, A., Lubben, F., & Ibrahim, B. (2009). The relationship between students’ views of the nature of science and their views of the nature of scientific measurement. International Journal of Science Education, 31(9), 1137–1156. https://doi.org/10.1080/09500690802189807
Bunge, M. (1974). Teoria e realidade. Editora Perspectiva.
Bunge, M. (2010). Caçando a realidade. Editora Perspectiva.
Colin, P., & Viennot, L. (2000). Using two models in optics: Student’s difficulties and suggestion for teaching. American Journal of Physics, 69(7), 36–44. https://doi.org/10.1119/1.1371256
Deacon, C., & Hajek, A. (2011). Student perceptions of the value of physics laboratories. International Journal of Science Education , 33(7), 943–977. https://doi.org/10.1080/09500693.2010.481682
Djanette, B., & Fouad, C. (2014). Determination of university student’s misconceptions about light using concept maps. Social and behavioral Sciences, 152(1), 582–589. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2014.09.247
Ghosh, G. (1997). Sellmeier Coefficients and Dispersion of Thermo-Optic Coefficients for Some Optical Glasses. Applied Optics, 36(7), 1540–1546. https://doi.org/10.1364/AO.36.001540
Halliday, D., & Resnick, R. (2009). Fundamentos de Física — Ótica e Física Moderna, vol. 4. (8ª ed.). LTC.
Heidemann, L. A. (2011). Crenças e atitudes sobre o uso de atividades experimentais e computacionais no ensino de física por parte de professores do ensino médio (Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul). Lume — Repositório Digital da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.https://www.lume.ufrgs.br/handle/10183/31006
Heidemann, L. A. (2015). Ressignificação das atividades experimentais no ensino de física por meio do enfoque no processo de modelagem científica (Tese de Doutorado, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul). Lume — Repositório Digital da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. https://www.lume.ufrgs.br/handle/10183/117767
Heidemann, L. A., Araujo, I. S., & Veit, E. A. (2016). Modelagem Didático-científica: integrando atividades experimentais e o processo de modelagem científica no ensino de Física. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 33(1), 3–32. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2016v33n1p3
Heidemann, L. A., Araujo, I. S., & Veit, E. A. (2018). Dificuldades e avanços no domínio do Campo Conceitual da Modelagem Didático-científica: um estudo de caso em uma disciplina de Física experimental. Investigações em Ensino de Ciências , 23(2), 352–382. http://dx.doi.org/10.22600/1518-8795.ienci2018v23n2p352
Hodson, D. (1992). In search of a meaningful relationship: An exploration of some issues relating to integration in science and science education. International Journal of Science Education , 14(5), 541–562. https://doi.org/10.1080/0950069920140506
Holmes, N. G., & Wieman, C. E. (2018). Introductory physics labs: we can do better. Physics today, 71(1), 38-45. https://doi.org/10.1063/PT.3.3816
John, M. J. (1991). Thermooptic Coefficients of Some Standard Reference Material Glasses. Journal of the American Ceramic Society, 74(7), 1689–1691. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1991.tb07162.x
Kaltakci, D., & Eryilmaz, A. (2009). Contemporary Science Education Research: Leraning and Assessment. http://eprints.teachingandlearning.ie/2455/1/Hayes%20and%20Childs%202010.pdf
Koponen, I. T. (2007). Models and modelling in Physics Education: A critical re-analysis of philosophical underpinnings and suggestions for revisions. Science & Education, 16(7), 751–773. https://doi.org/10.1007/s11191-006-9000-7
Kostinski, A. B. (2001). On the extinction of radiation by homogeneous but spatially correlated random medium. Journal of the Optical Society of America A, 19(12), 2521–2525. https://doi.org/10.1364/JOSAA.19.002521
Maltese, A. V., Tai, R. H., & Sadler, P. M. (2010). The Effect of High School Physics Laboratories on Performance in Introductory College Physics. The Physics Teacher, 48(5), 333–337. https://doi.org/10.1119/1.3393070
Montinho, M., Petrucci, D., Ure, J. E., Aleman, A., & Pérez, S. M. (2011). Una propuesta de trabajos prácticos de laboratorio que favorece el aprendizaje de conceptos. Ciência & Educação, 17(4), 823–833. https://doi.org/10.1590/S1516-73132011000400004
Palacios, F. J., Cazorla, F. N., & Cervantes, A. M. (1989). Misconceptions on geometric optics and their association with relevant educational variables. International Journal of Science Education, 11(3), 273–286. https://doi.org/10.1080/0950069890110304
Parreira, J. E., & Dickman, A. G. (2020). Objetivos das aulas experimentais no ensino superior na visão de professores e estudantes da engenharia. Revista Brasileira de Ensino de Física, 42, 1–9. https://doi.org/10.1590/1806-9126-rbef-2020-0096
Pompea, M., Dokter, F., Walker, E., & Sparks, T. (2007). Education and Training in Optics and Photonics 2007. https://spie.org/Documents/ETOP/2007/ETOP2007_Proceedings.pdf
Qing, X. R., Bethany, R. W., & Steven, J. P. (2018) Student Difficulties with boundary conditions in the context of eletromagnetic waves. Physical Review Physics Education Research, 14(2), 1–14. https://doi.org/10.1103/PhysRevPhysEducRes.14.020126
Silveira, F. L., & Ostermann, F. (2002). A insustentabilidade da proposta indutivista de “descobrir a lei a partir de resultados experimentais”. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 19, 7–27. https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/10052
Trumper, R. (2003). The Physics Laboratory — A Historical Overview and Future Perspectives. Science & Education, 12(7), 645–670. https://doi.org/10.1023/A:1025692409001
Vergnaud, G. (1993). Teoria dos campos conceituais. 1º Seminário Internacional de Educação Matemática do Rio de Janeiro.
Vergnaud, G. (1998). A comprehensive theory of representation for mathematics education. Journal of Mathematical Behavior (Amsterdam), 17(2), 167–181. https://doi.org/10.1016/S0364-0213(99)80057-3
Vergnaud, G. (2012). Forme opératoire et forme prédicative de la connaissance. Investigações em Ensino de Ciências(Porto Alegre), 17(2), 287–304. https://www.if.ufrgs.br/cref/ojs/index.php/ienci/article/view/187/127
Weber R., Heidemann, L. A., & Veit, E. A. (2020). Atenuação da luz em meios materiais: uma atividade de modelagem envolvendo três experimentos didáticos. Revista Brasileira de Ensino de Física, 42, e20200229. https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2020-0229
Weber R. (2021). Um estudo explanatório sobre as dificuldades e avanços de estudantes de graduação em física em situações experimentais do campo conceitual da modelagem didático-científica envolvendo ótica (Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul). Lume — Repositório Digital da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. https://lume.ufrgs.br/handle/10183/225236
Weber, R., Heidemann, L. A., & Veit, E. A. (2021). Um experimento didático potencialmente instigante envolvendo a reflexão da luz em um caso aparentemente misterioso. Revista Brasileira de Ensino de Física, 43, e20200486. https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2020-0486
Yalcin, M., Altun, A., Turgut, U., & Aggül, F. (2009). First Year Turkish Science Undergraduates’ Understandings and Misconceptions of Light. Science & Education. 18(8), 1083–1093. https://doi.org/10.1007/s11191-008-9157-3
Yin, R. K. (2005). Estudo de caso: planejamento e métodos (3ª ed.). Bookman.
Yin, R. K. (2011). Qualitative research from start to finish. The Guilford Press.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2022 Rodrigo Weber, Leonardo Albuquerque Heidemann, Eliane Angela Veit
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Os autores são responsáveis pela veracidade das informações prestadas e pelo conteúdo dos artigos.
Os autores que publicam neste periódico concordam plenamente com os seguintes termos:
- Os autores atestam que a contribuição é inédita, isto é, não foi publicada em outro periódico, atas de eventos ou equivalente.
- Os autores atestam que não submeteram a contribuição simultaneamente a outro periódico.
- Os autores mantêm os direitos autorais e concedem à RPBEC o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial neste periódico.
- Os autores atestam que possuem os direitos autorais ou a autorização escrita de uso por parte dos detentores dos direitos autorais de figuras, tabelas, textos amplos etc. que forem incluídos no trabalho.
- Os autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (por exemplo, publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
- Os autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (por exemplo, em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) após a publicação visando aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.
Em caso de identificação de plágio, republicação indevida e submissão simultânea, os autores autorizam a Editoria a tornar público o evento, informando a ocorrência aos editores dos periódicos envolvidos, aos eventuais autores plagiados e às suas instituições de origem.
