PENSAMENTO CIENTÍFICO EMPREGADO EM TAREFAS DE FÍSICA BÁSICA

Alexandre Fagundes Faria, Arnaldo de Moura Vaz

Resumo


No Ensino de Ciências, mais especificamente no Ensino de Física, há estratégias instrucionais baseadas em pesquisa que são reconhecidas por seu potencial de promover o desenvolvimento conceitual. É possível que muitas dessas estratégias instrucionais levem a aprendizagens mais elaboradas que promovam, por exemplo, o desenvolvimento do pensamento científico. O pensamento científico pode ser definido como constituído por conhecimentos de domínio específico e por estratégias de domínio geral. Investigamos quais estratégias de domínio geral estudantes empregaram em tarefas de uma atividade didática sobre dinâmica newtoniana inspirada pelos “Tutoriais de Física Introdutória”. Participaram 19 estudantes de 15 a 17 anos dos cursos técnicos de nível médio em eletrônica e informática de uma escola técnica federal brasileira. As atividades didáticas propostas aos estudantes são parte regular do curso de Física há sete anos. Nesse sentido, não se preparou intervenção especial para o desenvolvimento da pesquisa. A coleta de dados envolveu gravações em áudio e vídeo de grupos de estudantes; notas de observação de campo; e fotografias de cadernos dos estudantes e de pôsteres elaborados para apresentação em classe. A análise dos dados baseou-se na categorização das estratégias de raciocínio. Os resultados indicam o uso de quatro estratégias de domínio geral pelos estudantes nas tarefas que lhes foram propostas: raciocínio baseado em evidência, avaliação de linha de raciocínio, raciocínio com definição operacional e raciocínio hipotético-dedutivo. Esses resultados sugerem que atividades inspiradas pelos “Tutoriais de Física Introdutória” favorecem aprendizagens de conceitos científicos e aprendizagens ainda mais elaboradas. Coloca-se como demanda para a área de pesquisa a necessidade de refinamento das estratégias de coleta e de análise de dados como forma de identificar o uso de outras estratégias de domínio geral pelos estudantes em contextos semelhantes, assim como a ampliação da investigação para outros contextos escolares.

Palavras-chave


pensamento científico; estratégias de raciocínio; grupos de aprendizagem; Tutoriais de Física Introdutória.

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Referências


AAAS. (1990). Science for all Americans: Project 2061. New York: Oxford University Press. Recuperado de http://www.project2061.org/publications/sfaa/default.htm

Abd-El-Khalick, F., Bell, R. L., & Lederman, N. G. (1998). The nature of science and instructional practice: Making the unnatural natural. Science Education, 82, 417–436. DOI: 10.1002/(SICI)1098-237X(199807)82:4<417::AID-SCE1>3.0.CO;2-E

Al-Ahmadi, F. M. A., & Reid, N. (2011). Scientific thinking. What is it and can it be measured? Revista de Educación En Ciencias, 12(5), 53–59.

Almudi, J. M., & Ceberio, M. (2014). Analysis of arguments constructed by first-year engineering students addressing electromagnetic induction problems. International Journal of Science and Mathematics Education. DOI: 10.1007/s10763-014-9528-y

Arons, A. B. (1996). Teaching Introductory Physics. Teaching Introductory Physics. New York: John Wiley & Sons. DOI: 10.1119/1.880002

Bardin, L. (1977). Análise de Conteúdo. Lisboa: Edições 70.

Benegas, J. (2007). Tutoriales para Física Introductoria : Una experiencia exitosa de Aprendizaje Activo de la Física. Latin American Journal Physics. Education, 1(1), 32–38.

Benegas, J., & Flores, J. S. (2014). Effectiveness of Tutorials for Introductory Physics in Argentinean high schools. Physical Review Special Topics - Physics Education Research, 10(1), 1–10. DOI: 10.1103/PhysRevSTPER.10.010110

Borges, A. T., & Gomes, A. D. T. (2005). Percepção de estudantes sobre desenhos de testes experimentais. Caderno Brasileiro de Ensino de Fisica, 22(1), 72–95.

Borges, O. (2006). Formação inicial de professores de Física: Formar mais! Formar melhor! Revista Brasileira de Ensino de Física, 28(2), 135–142.

Borges, O. N., Borges, A. T., & Vaz, A. M. (2005). Os planos dos estudantes para resolver problemas práticos. Revista Brasileira de Ensino de Física, 27(3), 435–446. DOI:10.1590/S1806-11172005000300022

Brasil. Diretrizes e bases da educação nacional (1996). Brasil.

BRASIL. Diretrizes Curriculares Nacionais da Educação Básica (2013).

Bridgman, P. W. (1927). The Logic of Modern Physics. New York: Macmillan.

Bulgren, J. a., Ellis, J. D., & Marquis, J. G. (2013). The Use and Effectiveness of an Argumentation and Evaluation Intervention in Science Classes. Journal of Science Education and Technology, 23(1), 82–97. DOI: 10.1007/s10956-013-9452-x

Castanheira, M. L., Crawford, T., Dixon, C. N., & Green, J. L. (2000). Interactional Ethnography: An Approach to Studying the Social Construction of Literate Practices. Linguistics and Education, 11(4), 353–400. DOI: 10.1016/S0898-5898(00)00032-2

Choi, A., Hand, B., & Greenbowe, T. (2012). Students’ Written Arguments in General Chemistry Laboratory Investigations. Research in Science Education, 43(5), 1763–1783. DOI: 10.1007/s11165-012-9330-1

Coelho, G. R. (2011). A evolução do entendimento dos estudantes em eletricidade: Um estudo longitudinal. Universidade Federal de Minas Gerais. Recuperado de http://www.bibliotecadigital.ufmg.br/dspace/bitstream/handle/1843/FAEC-8M7F6M/tese_final.pdf

Cohen, E. (1994). Restructuring the classroom: Conditions for productive small groups. Review of Educational Research, 64(1), 1–35.

Cruz, E., O’Shea, B., Schaffenberger, W., Wolf, S., & Kortemeyer, G. (2010). Tutorials in Introductory Physics: The Pain and the Gain. The Physics Teacher, 48(7), 453–457. DOI: 10.1119/1.3488188

Ding, L., Wei, X., & Mollohan, K. (2014). Does Higher Education Improve Student Scientific Reasoning Skills? International Journal of Science and Mathematics Education, (Dec). DOI: 10.1007/s10763-014-9597-y

Dunbar, K., & Fugelsang, J. (2005). Scientific Thinking and Reasoning. In K. J. Holyoak & R. G. Morrison (Eds.), The Cambridge Handbook of Thinking and Reasoning (pp. 705–725). Cambridge: Cambridge University Press. DOI: 10.1093/oxfordhb/9780199734689.013.0035

Dunbar, K. N., & Klahr, D. (2012). Scientific Thinking and Reasoning. In K. J. Holyoak & R. G. Morrison (Eds.), The Oxford Handbook of Thinking and Reasoning (pp. 701–718). New York: Oxford University Press. DOI: 10.1093/oxfordhb/9780199734689.013.0035

Faria, A. F. (2008). Engajamento de Estudantes em Atividade de Investigação. Universidade Federal de Minas Gerais. Recuperado de http://dspace.lcc.ufmg.br/dspace/bitstream/1843/FAEC-84XHTF/1/dissertacao_faria_a_f.pdf

Faria, A. F. (2016). Investigação de experiências de pensamento científico de estudantes em tarefas de física em grupo. Tese de Doutorado. Universidade Federal de Minas Gerais. Recuperado de https://www.researchgate.net/publication/305173831

Fensham, P. J. (2012). The challenge of generic competences to science education. In C. Bruguière, A. Tiberghien, & P. Clément (Eds.), Proceedings of the ESERA 2011 Conference: Science learning and Citizenship (pp. 7–14). Lyon: ESERA. Recuperado de http://www.esera.org/media/ebook/strand9/ebook-esera2011_FENSHAM-09.pdf

Finkelstein, N., & Pollock, S. (2005). Replicating and understanding successful innovations: Implementing tutorials in introductory physics. Physical Review Special Topics - Physics Education Research, 1(1), 1–13. DOI: 10.1103/PhysRevSTPER.1.010101

Flores, J. S., & Benegas, J. (2008). Aprendizaje de circuitos eléctricos en el nivel polimodal: Resultados de distintas aproximaciones didácticas. Enseñanza de Las Ciencias, 26(2), 245–256.

Gil-Pérez, D., Montoro, I. F., Alís, J. C., Cachapuz, A. F. C., & Praia, J. F. (2001). Para uma imagem não deformada do trabalho cientifico. Ciência & Educação (Bauru), 7(2), 125–153.

Gilabert, S., Garcia-Mila, M., & Felton, M. K. (2013). The Effect of Task Instructions on Students’ Use of Repetition in Argumentative Discourse. International Journal of Science Education, 35(17), 2857–2878. DOI: 10.1080/09500693.2012.663191

Green, J., & Meyer, L. (1991). The embeddedness or reading in classroom life: reading as a situated process. In C. Baker & A. Luke (Eds.), Toward a critical sociology of reading pedagogy (pp. 141–160). Philadelphia: Jonh Benjamins.

Henderson, C., & Dancy, M. (2009). Impact of physics education research on the teaching of introductory quantitative physics in the United States. Physical Review Special Topics - Physics Education Research, 5(2), 1–8. DOI: 10.1103/PhysRevSTPER.5.020107

Heron, P. R. L., Loverude, M. E., Shaffer, P. S., & McDermott, L. C. (2003). Helping students develop an understanding of Archimedes’ principle. II. Development of research-based instructional materials. American Journal of Physics, 71(11), 1188–1195.

Hestenes, D., Wells, M., & Swackhamer, G. (1992). Force Concept Inventory. The Physics Teacher, 30, 141–158.

Hodson, D. (1985). Philosophy of Science, Science and Science Education. Studies in Science Education, (12), 25–57. DOI: 10.1080/03057268508559922

Hodson, D. (1986). Philosophy of science and science education. Journal of Philosophy of Education, 20(2), 215–225. DOI: 10.1080/03057268508559922

Hodson, D., & Wong, S. L. (2014). From the Horse’s Mouth: Why scientists’ views are crucial to nature of science understanding. International Journal of Science Education, 36(16), 1–27. DOI: 10.1080/09500693.2014.927936

Lordanou, K., & Constantinou, C. P. (2015). Supporting Use of Evidence in Argumentation Through Practice in Argumentation and Reflection in the Context of SOCRATES Learning Environment. Science Education, 99(2), 282–311. DOI:10.1002/sce.21152

Jiménez-Aleixandre, M. P., & Bustamante, J. D. de. (2003). Discurso de aula y argumentación en la clase de ciencias : Cuestiones teóricas y metodológicas. Enseñanza de Las Ciencias, 21(3), 359–370.

Julio, J. M. (2009). Física e Masculinidades: microanálise de atividades de investigação na escola. Universidade Federal de Minas Gerais. Tese de Doutorado. Universidade Federal de Minas Gerais. Recuperado de http://www.bibliotecadigital.ufmg.br/dspace/bitstream/handle/1843/FAEC-843NYU/tese_versaocorrigida_jmj_2010_final.pdf?sequence=1

Julio, J. M., Vaz, A., & Borges, A. T. (2009). Construção de gráficos em atividades de investigação: Microanálise de aulas de física. Enseñanza de Las Ciencias, (Extra), 3038–3041.

Julio, J. M., & Vaz, A. M. (2007). Grupos de alunos como grupos de trabalho: um estudo sobre atividades de investigação. Revista Brasileira de Pesquisa em Educaçao Em Ciências, 7(2).

Julio, J. M., Vaz, A. M., & Fagundes, A. (2011). Atenção: Alunos engajados - Análise de um grupo de aprendizagem em atividade de investigação. Ciência & Educação (Bauru), 17(1), 63–81. DOI: 10.1590/S1516-73132011000100005.

Kasseboehmer, A. C. método investigativo em aulas teóricas de Q. : estudo das condições da formação do espírito científicoa, & Ferreira, L. H. (2013). O método investigativo em aulas teóricas de Química: estudo das condições da formação do espírito científico. Revista Electrónica de Enseñanza de Las Ciencias, 12, 144–168.

Katchevich, D., Hofstein, A., & Mamlok-Naaman, R. (2013). Argumentation in the Chemistry Laboratory: Inquiry and Confirmatory Experiments. Research in Science Education, 43(1), 317–345. DOI: 10.1007/s11165-011-9267-9

Keller, C. J., Finkelstein, N. D., Perkins, K. K., & Pollock, S. J. (2005). Assessing the effectiveness of a computer simulation in conjunction with Tutorials in Introductory Physics in undergraduate physics recitations. In P. Heron, L. McCullough, & J. Marx (Eds.), Physics Education Research Conference Proceedings (pp. 109–112). Salt Lake: AIP.

Klahr, D., & Dunbar, K. (1988). Dual Space Search During Scientific Reasoning. Cognitive Science, 12(1), 1–48.

Klahr, D., Zimmerman, C., & Jirout, J. (2011). Educational interventions to advance children’s scientific thinking. Science, 333(6045), 971–5. DOI: 10.1126/science.1204528

Kuhn, D. (1989). Children and adults as intuitive scientists. Psychological Review, 96(4), 674–689.

Kuhn, D., Amsel, E., & O’Loughlin, M. (1988). The Development of Scientific Thinking Skills. San Diego: Academic Press.

Kuhn, D., & Pearsall, S. (2000). Developmental Origins of Scientific Thinking. Journal of Cognition and Development, 1(1), 113–129. DOI: 10.1207/S15327647JCD0101N_11

Kulatunga, U., Moog, R. S., & Lewis, J. E. (2013). Argumentation and participation patterns in general chemistry peer-led sessions. Journal of Research in Science Teaching, 50(10), 1207–1231. DOI: 10.1002/tea.21107

Lawson, A. E. (1978). The development and validation of a classroom test of formal reasoning. Journal of Research in Science Teaching, 15(1), 11–24. DOI: 10.1002/tea.3660150103

Lawson, A. E. (1982). The nature of advanced reasoning and science instruction. Journal of Research in Science Teaching, 19(9), 743–760. DOI: 10.1002/tea.3660190904

Lawson, A. E. (2000). The Generality of Hypothetico-Deductive Reasoning: Making Scientific Thinking Explicit. The American Biology Teacher, 62(7), 482. DOI: 10.1662/0002-7685(2000)062[0482:TGOHDR]2.0.CO;2

Lawson, A. E. (2003). Allchin’s Shoehorn, or Why Science is Hypothetico-Deductive. Science & Education, 12(3), 331–337. Doi:10.1023/A:1024090727385

Lawson, A. E. (2010). Basic inferences of scientific reasoning, argumentation, and discovery. Science Education, 94(2), 336–364. DOI: 10.1002/sce.20357

Lee, H. S., & Park, J. (2013). Deductive reasoning to teach newton ’ s law of motion. International Journal of Science and Mathematics Education, 11, 1391–1414. DOI: 10.1007/s10763-012-9386-4

Locatelli, R. J., & Carvalho, A. M. P. (2007). Uma análise do raciocínio utilizado pelos alunos ao resolverem os problemas propostos nas atividades de conhecimento físico. Revista Brasileira de Pesquisa em Educaçao Em Ciências, 7(3), 1–18.

Lorenzo, M., Crouch, C. H., & Mazur, E. (2006). Reducing the gender gap in the physics classroom. American Journal of Physics, 74(2), 118–122. DOI: 10.1119/1.2162549

Maia, P. F., & Justi, R. (2008). Desenvolvimento de habilidades no Ensino de Ciências e o processo de avaliação: Análise da coerência. Ciência & Educação, 14(3), 431–450. DOI: 10.1590/S1516-73132008000300005

Mansilla, V. B., & Jackson, A. (2011). Educating for Global Competence: Preparing Our Youth to Engage the World. New York: Asia Society.

Marušić, M., & Sliško, J. (2012). Influence of Three Different Methods of Teaching Physics on the Gain in Students’ Development of Reasoning. International Journal of Science Education, 34(2), 301–326. DOI: 10.1080/09500693.2011.582522

Mashood, K. K., & Singh, V. A. (2013). Large-scale studies on the transferability of general problem-solving skills and the pedagogic potential of physics. Physics Education, 48(5), 629–635. DOI: 10.1088/0031-9120/48/5/629

McComas, W. F. (Ed.). (2002). The Nature of Science in Science Education - Rationales and Strategies. New York: Kluwer Academic Publishers.

McDermott, L. C., & Shaffer, P. S. (1998). Tutorials in Introductory Physics - Preliminary Edition. Upper Saddle River: Prentice Hall.

Mcdermott, L. C., Shaffer, P. S., & Constantinou, C. P. (2000). Preparing teachers to teach physics and physical science by inquiry. Physics Education, 35(6), 411–416. DOI: 10.1088/0031-9120/35/6/306

Mercer, N. (1995). The guided construction of Knowledge: Talk amongst teachers and learners. Clevedon: Multilingual Matters.

Millar, R., & Lubben, F. (1996). Knowledge and Action: Students’ Understanding of the Procedures of Scientific Enquiry. In G. Weldford, J. Osborne, & P. Scott (Eds.), Research in Science and Education in Europe (pp. 166–173). London: Falmer Press.

Moraes, R. (1999). Análise de Conteúdo. Revista Educação, 22(37), 7–32.

Mortimer, E. F., Massicame, T., Tiberghien, A., & Buty, C. (2007). Uma metodologia para caracterizar os gêneros de discurso como tipos de estratégias enunciativas nas aulas de Ciências. In R. Nardi (Ed.), A pesquisa em Ensino de Ciências no Brasil: Alguns Recortes (pp. 53–94). São Paulo: Escrituras.

Mulder, Y. G., Lazonder, A. W., & de Jong, T. (2010). Finding Out How They Find It Out: An empirical analysis of inquiry learners’ need for support. International Journal of Science Education, 32(15), 2033–2053. DOI: 10.1080/09500690903289993

NRC. (2013). Next Generation Science Standards. Recuperado de http://www.nextgenscience.org/

Osborne, J. (2010). Arguing to learn in science: the role of collaborative, critical discourse. Science, 328(5977), 463–6. DOI: 10.1126/science.1183944

Osborne, J., Erduran, S., & Simon, S. (2004). Enhancing the quality of argumentation in school science. Journal of Research in Science Teaching, 41(10), 994–1020. DOI: 10.1002/tea.20035

Osborne, J., Simon, S., Christodoulou, A., Howell-Richardson, C., & Richardson, K. (2013). Learning to argue: A study of four schools and their attempt to develop the use of argumentation as a common instructional practice and its impact on students. Journal of Research in Science Teaching, 50(3), 315–347. DOI: 10.1002/tea.21073

Paula, H. de F. e, & Borges, A. T. (2007). Avaliação e testes de explicações na Educação em Ciências. Ciência & Educação, 13(2), 175–192. DOI: 10.1590/S1516-7313200700020000

PEG/UW. (2013). Preface to Tutorials in Introductory Physics. Recuperado de http://depts.washington.edu/uwpeg/tutorial/preface

Piekny, J., Grube, D., & Maehler, C. (2014). The Development of Experimentation and Evidence Evaluation Skills at Preschool Age. International Journal of Science Education, 36(2), 334–354. DOI: 10.1080/09500693.2013.776192

Pollock, S. J. (2005). No Single Cause: Learning Gains, Student Attitudes, and the Impacts of Multiple Effective Reforms. In AIP Conference Proceedings (Vol. 790) (pp. 137–140). Aip. Recuperado de http://link.aip.org/link/?APC/790/137/1&Agg=doi

Pollock, S. J., Finkelstein, N. D., & Kost, L. E. (2007). Reducing the gender gap in the physics classroom: How sufficient is interactive engagement? Physical Review Special Topics - Physics Education Research, 3(1), 1–4. DOI: 10.1103/PhysRevSTPER.3.010107

Pozo, J. I., & Crespo, M. Á. G. (2009). A Aprendizagem e o Ensino de Ciências - do conhecimento cotidiano ao conhecimento científico (5a ed). Porto Alegre: Artmed.

Praia, J. F., Cachapuz, A. F. C., & Gil-Pérez, D. (2002). Problema, Teoria e Observação em Ciência : Para uma reorientação epistemológica da educação em ciência. Ciência E Educação, 8(1), 127–145. DOI: 10.1590/S1516-73132002000100010

Ritchhart, R., & Perkins, D. N. (2005). Learning to Think : The Challenges of Teaching Thinking. In K. J. Holyoak & R. G. Morrison (Eds.), The Cambridge Handbook of Thinking and Reasoning (1a ed) (pp. 775–802). New York: Cambridge University Press.

Rosa, P. R. da S. (2013). Uma Introduça O a Pesquisa Qualitativa Em Ensino De Ciencias. Campo Grande: Universidade Federal de Mato Grosso do Sul.

Sampson, V., & Clark, D. (2009). The Impact of collaboration on the outcomes of scientific argumentation. Science Education, 93(3), 448–484. DOI: 10.1002/sce.20306/

Sampson, V., & Clark, D. B. (2008). Assessment of the ways students generate arguments in science education: Current perspectives and recommendations for future directions. Science Education, 92(3), 447–472. DOI: 10.1002/sce.20276

Serres, M. (2013). Polegarzinha. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil.

Shaffer, P. S., & McDermott, L. C. (2005). A research-based approach to improving student understanding of the vector nature of kinematical concepts. American Journal of Physics, 73(10), 921–931. DOI: 10.1119/1.2000976

Slezak, C., Koenig, K. M., Endorf, R. J., & Braun, G. A. (2011). Investigating the Effectiveness of the Tutorials in Introductory Physics in Multiple Instructional Settings. Physical Review Special Topics - Physics Education Research, 7(2), 1–8. DOI: 10.1103/PhysRevSTPER.7.020116

Stephens, A. L., & Clement, J. J. (2010). Documenting the use of expert scientific reasoning processes by high school physics students. Physical Review Special Topics - Physics Education Research, 6(2), 1–15. DOI: 10.1103/PhysRevSTPER.6.020122

Tang, X., Coffey, J. E., Elby, A., & Levin, D. M. (2010). The scientific method and scientific inquiry: Tensions in teaching and learning. Science Education, 94(1), 29–47. DOI: 10.1002/sce.20366

Toulmin, S. E. (1958). The Layout of Arguments. In The Uses of Argument - Updated edition (pp. 87–131). Cambridge: Cambridge University Press. DOI: 10.1017/CBO9780511840005.007

Tuyarot, D. E., & Eiras, W. da C. S. (2011). Investigando os “Tutoriais em Física Introdutória” no Ensino Médio. In XIX Simpósio Nacional de Ensino de Física (pp. 1–10). Manaus: SBF.

Tytler, R., & Peterson, S. (2003). Tracing Young Children’s Scientific Reasoning. Research in Science Education, 33(4), 433–465. DOI: 10.1023/B:RISE.0000005250.04426.67

Valanides, N., Papageorgiou, M., & Angeli, C. (2013). Scientific Investigations of Elementary School Children. Journal of Science Education and Technology, 23(1), 26–36.

Vaz, A. M. (2016). O exercício da função: professor de física e pesquisador em ensino. In Diálogo entre as múltiplas perspectivas na pesquisa em Ensino de Física (pp. 119–172). São Paulo: Livraria da Física.

Vieira, R. M., Tenreiro-vieira, C., & Martins, I. P. (2011). Critical thinking : Conceptual clarification and its importance in science education. Science Education International, 22(1), 43–54.

Waldrip, S., & Waldrip, B. (2014). Impact of a representational approach on students ’ reasoning and conceptual understanding in learning mechanics. International Journal of Science and Mathematics Education, 12, 741–765. DOI: 10.1007/s10763-013-9431-y

Yun, S. M., & Kim, H.-B. (2014). Changes in Students’ Participation and Small Group Norms in Scientific Argumentation. Research in Science Education, 465–484. DOI: 10.1007/s11165-014-9432-z

Zavala, G., Alarcón, H., & Benegas, J. (2007). Innovative Training of In-service Teachers for Active Learning: A Short Teacher Development Course Based on Physics Education Research. Journal of Science Teacher Education, 18(4), 559–572. DOI: 10.1007/s10972-007-9054-7

Zimmerman, C. (2000). The Development of Scientific Reasoning Skills. Developmental Review, 20(1), 99–149. DOI: 10.1006/drev.1999.0497

Zimmerman, C. (2007). The development of scientific thinking skills in elementary and middle school. Developmental Review, 27(2), 172–223. DOI: 10.1016/j.dr.2006.12.001




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