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A medição é uma das operações empíricas básicas da Ciência. Em decorrência disso, as nuances dos processos de coleta e análise de dados foram objetos de estudo de grandes cientistas durante a história. A despeito da importância da medição na Ciência, debates sobre o tema costumam ser pouco frequentes na Educação Básica, e, no Ensino Superior, podem acabar reduzidos a cálculos de procedimentos estatísticos carentes de significado. Neste artigo, com o objetivo de apresentar uma alternativa para se agregar sentido e significado aos procedimentos envolvidos na medição científica, apresentamos reflexões sobre como elementos centrais do delineamento experimental e da coleta e análise de dados podem ser compreendidos a partir do enfoque no processo de modelagem científica. Pautados pela Modelagem Didático-Científica, expomos considerações sobre o papel dos modelos científicos na produção e interpretação de dados experimentais, destacando as diferenças entre observações, medições e experimentos, assim como exploramos a modelagem científica como um meio para a compreensão de incertezas de medições. Por fim, fundamentados nas reflexões apresentadas, propomos duas atividades para o Ensino Médio, uma voltada para situações relacionadas com a dispersão de dados experimentais e o significado de médias de conjuntos de dados, e outra para situações sobre a imprecisão de instrumentos de medida.

Resumo Pesquisas na área de ensino apontam que se envolver no processo de resolução de problemas abertos têm potencial para a construção de conhecimentos por parte do indivíduo, assim como para o desenvolvimento de um conjunto mais amplo de habilidades, recursos cognitivos, metacognitivos e procedimentais, quando comparados aos problemas que costumeiramente são implementados no contexto do Ensino Médio. Problemas abertos, mais próximos da realidade cotidiana, acadêmica e profissional, deveriam, portanto, ser mais valorizados nas práticas didáticas. No entanto, embora a literatura apresente sugestões e orientações para implementação de tais problemas, as poucas abordagens didáticas com problemas abertos têm indicado que as dificuldades dos estudantes no enfrentamento desses problemas persistem. Associado a isso, não localizamos uma abordagem teórica que considere coerentemente uma teoria de aprendizagem e uma visão epistemológica para a resolução de problemas abertos de física. Frente a esse cenário, o objetivo deste trabalho é apresentar uma articulação teórica entre os elementos centrais do processo de resolução de problemas abertos e a Modelagem Didático-Científica, como forma de auxiliar no desenvolvimento e implementação de estratégias didáticas que auxiliem no enfrentamento de problemas abertos.

Many researchers argue that scientific models are mediators between theories and reality. They endorse that students need, somehow, to be involved in modeling-based activities to bridge the gap between scientific knowledge and the real world. In this article, it is reported a research based on this approach. It is part of a set of studies that evaluate the difficulties and advances of physics’ undergraduate students in situations that demand the construction, use and validation of scientific models. It is employed the Modeling Episodes methodology to design and conduct experimental activities about mechanical oscillations, fluids, and thermodynamics. Grounded on the Didactic-Scientific Modeling framework, it supported the idea that a scientific modeling process in physics can be seen as a conceptual field underlying the domain of specific conceptual fields of this science. It was evaluated the influence of the Modeling Episodes conducted on: the attitudes of undergraduate physics majors toward laboratory class; their understanding about concepts related to the process of scientific modeling, mainly on specific concepts about experimental work; and their advancement and difficulties to face experimental situations related to the construction, application and validation of didactic-scientific models. The main results showed that Modeling Episodes helped the students to: i) develop positive attitudes towards experimental activities; ii) deal with situations that demand concepts and action schemes related to conceptual field of didactic-scientific modeling. However, the students struggled to finish the Modeling Episodes due the lack of predicative and operative knowledge. These results show that modeling activities must permeate the entire curriculum of physics courses for students to become experts to construct, explore and validate scientific models.

Na pesquisa em Ensino de Física é praticamente consensual a relevância de estratégias didáticas que privilegiem uma reflexão crítica sobre os tópicos trabalhados em sala de aula. Com base em estudos anteriores, partiu-se da premissa de que um referencial teórico-metodológico promissor para esse fim é a “modelagem didático-científica”. Seu fundamento se apoia, sobretudo, na teoria dos campos conceituais de Vergnaud e na postura filosófica de Bunge sobre o processo de modelagem científica. Esse referencial foi empregado em uma disciplina obrigatória de um Mestrado Profissional, para dar sentido às formas predicativa e operatória do conhecimento acerca do processo de conceitualização de eventos físicos, com ênfase em modelagem computacional. Este estudo empírico, com enfoque qualitativo e propósito explanatório, permitiu coletar evidências de concepções, dificuldades e avanços na conceitualização do real por parte dos professores de Física do Ensino Médio matriculados nessa disciplina e, ainda, identificar possíveis invariantes operatórios utilizados por esses professores.

A forma dissociada como teoria e prática são frequentemente tratadas no ensino de Física contribui para que os estudantes tenham dificuldades para utilizar os conhecimentos científicos para representar eventos reais, que não são idealizadas como os eventos abordados na maior parte dos problemas propostos nos livros-texto usuais. Entendendo que o domínio do processo de modelagem científica é fundamental para que os estudantes aprendam Ciências, aprendam sobre Ciências e aprendam a fazer Ciências, Brandão, Araujo e Veit se amparam na Teoria dos Campos Conceituais de Vergnaud e na concepção de modelagem científica de Bunge para propor um referencial teórico-metodológico para a modelagem no Ensino de Física intitulado de Modelagem Didático-Científica (MDC). Os autores defendem a tese de que o processo de modelagem científica pode ser considerado um campo conceitual subjacente aos campos conceituais específicos da Física. Para isso, eles explicitam conhecimentos associados com o enfrentamento de problemas que envolvem o uso, a exploração e a validação de versões didáticas de modelos científicos. No entanto, não é objetivo desse referencial esclarecer como conceitos especificamente relacionados com o processo de contrastação empírica se vinculam com os conceitos mais gerais relacionados com a modelagem científica. Para preencher tal lacuna, apresentamos neste artigo uma expansão desse aporte teórico-metodológico em que, com base nas concepções de Bunge sobre a contrastação de ideias científicas, inserimos o trabalho experimental no campo conceitual associado ao processo de modelagem didático-científica e derivamos invariantes operatórios de referência para esse campo conceitual. Por fim, exemplificamos seu uso para amparar o delineamento e a condução de atividades experimentais com enfoque no processo de modelagem científica e discutimos implicações para a pesquisa em ensino de Física.

Many researchers argue that scientific models are mediators between theories and reality. They endorse that students need, somehow, to be involved in modeling-based activities to bridge the gap between scientific knowledge and the real world. In this article, it is reported a research based on this approach. It is part of a set of studies that evaluate the difficulties and advances of physics' undergraduate students in situations that demand the construction, use and validation of scientific models. It is employed the Modeling Episodes methodology to design and conduct experimental activities about mechanical oscillations, fluids, and thermodynamics. Grounded on the Didactic-Scientific Modeling framework, it supported the idea that a scientific modeling process in physics can be seen as a conceptual field underlying the domain of specific conceptual fields of this science. It was evaluated the influence of the Modeling Episodes conducted on: the attitudes of undergraduate physics majors toward laboratory class; their understanding about concepts related to the process of scientific modeling, mainly on specific concepts about experimental work; and their advancement and difficulties to face experimental situations related to the construction, application and validation of didactic-scientific models. The main results showed that Modeling Episodes helped the students to: i) develop positive attitudes towards experimental activities; ii) deal with situations that demand concepts and action schemes related to conceptual field of didactic-scientific modeling. However, the students struggled to finish the Modeling Episodes due the lack of predicative and operative knowledge. These results show that modeling activities must permeate the entire curriculum of physics courses for students to become experts to construct, explore and validate scientific models. [ABSTRACT FROM AUTHOR]