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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.81.2015.tde-17122015-113723
Documento
Autor
Nome completo
Roberto Soares da Cruz Hastenreiter
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2015
Orientador
Banca examinadora
Gurgel, Ivã (Presidente)
Fagundes, Maria Beatriz
Moraes, Andreia Guerra de
Paty, Michel Henri Lucien Georges
Pessoa Junior, Osvaldo Frota
Título em português
Das palavras aos quanta: analogia como elemento do pensamento e ferramenta didática em aulas de física quântica na educação básica
Palavras-chave em português
Analogia
Ensino de física
Epistemologia da ciência
FMC no ensino médio
Resumo em português
O presente trabalho trata do uso de analogias em atividades didáticas voltadas às aulas de ciências e, mais especificamente, do uso de analogias em aulas sobre temas de física quântica para alunos do ensino médio. Partimos, então, da aparente contradição que resulta da tentativa de abordar conceitos da física quântica, conceitos estes abstratos e sem relação com a realidade sensível, por meio de um mecanismo representativo que é baseado na comparação entre dois domínios do conhecimento, no qual um deles pertence ao repertório do conhecido (familiar) e o outro diz respeito ao que se deseja conhecer. Nossa principal contribuição, ligada à nossa proposição inicial, se dá na medida em que propomos inicialmente reflexões a respeito do conceito de analogia em três dimensões: a primeira, associada à perspectiva da psicologia cognitiva, na qual a analogia se constitui como elemento central do pensamento e assim da formação dos conceitos em toda a história do sujeito; a segunda, relacionada à epistemologia da ciência, especificamente sob a perspectiva de Henri Poincaré, a partir da qual se apontam basicamente três categorias de analogias (figurativas, mecânicas e matemáticas); a terceira, ligada às atividades didáticas que consideram a analogia como ferramenta de aprendizagem, e que busca, a partir de esforços coletivos presentes na literatura especializada em ensino de ciências, sistematizar o seu uso. A partir de uma ampla leitura das três dimensões supracitadas, propomos uma síntese que nos permita um olhar específico para nosso objeto de pesquisa. A fim de analisar o potencial de nossa síntese teórica, realizamos um ensaio empírico que consistiu na elaboração de episódios criados a partir de aulas de temas de física quântica ministradas a alunos do ensino médio (modelos atômicos, efeito fotoelétrico, dualidade onda-partícula, interpretações da Mecânica Quântica). A metodologia usada na interpretação dos episódios pressupõe que analogias em atividades didáticas podem ser classificadas quanto ao seu nível de elaboração, assim como em aspectos ligados ao seu uso, como o formato de apresentação e de ações prévias. Os resultados nos ajudam a perceber situações de uso de analogias prioritariamente figurativas com alguns casos de analogias mecânicas. A ausência de uso de analogias matemáticas, assim como do formato de apresentação matemático-representativo, nos permite reafirmar o caráter crucial de se investigarem novos "formatos" de analogias que sejam adequados à comunicação e ao ensino de conceitos da física quântica.
Título em inglês
From words to Quanta: analogies on Quantum Physics Class
Palavras-chave em inglês
Analogy
Epistemology of science
Modern and Contemporary Physics in high school
Physics education
Resumo em inglês
This work deals with the use of analogies in teaching activities of sciences and, more specifically, with the use of analogies in high school quantum physics courses. Our starting point is the apparent contradiction of attempting to approach the concepts of quantum physics, abstract and deprived of any relation with the sensory reality, through a mechanism of representation based on the comparison of two fields knowledge: a first one which is known and familiar, and a second one which we wish to grasp. Our main contribution lies in our initial proposition to reflect on the concept of analogy from three different perspectives: first, there is the point of view of cognitive psychology, in which analogy appears as central element of thought and therefore of the formation of concepts during the whole history of the subject; second, there is the point of view of epistemology of science, and particularly that of Henri Poincaré who distinguished three basic categories for analogies (figurative, mechanical and mathematical); third, there is the point of view of educational activities, which considers analogies as a learning tool and attempts, through collective efforts manifested in the science education literature, to provide a systematic account of their use. Based on an ample reading along the three aforementioned dimensions, we then propose a synthesis enabling us to adopt a specific look at our object of research. In order to analyse the potential of this theoretical synthesis, we have conducted an empirical test constituted by episodes created within high school quantum physics lectures (atomic models, the photoelectric effect, the wave-particle duality, and the interpretations of Quantum Mechanics). In order to interpret these episodes, the methodology assumes that analogies in teaching activities can effectively be classified according to their level of development and to some aspects of their use, such as the presentation format and the previous actions. The results help us in perceiving how most of the analogies used are figurative, even though there are also some mechanical analogies. The lack of use of mathematical analogies, as well as the absence of the mathematical-representative presentation format, allows us to reaffirm the crucial need of investigating new "formats" of analogies, better suited for the communication and teaching of the concepts of quantum physics.
 
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Data de Publicação
2015-12-21
 
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