Noções de alunos do Ensino Médio a respeito da estrutura da matéria: investigação de uma abordagem histórico-didática para o ensino de Física de Partículas

Esta pesquisa investigou potencialidades e delimitações 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 satisfatória de conteúdos científicos, assim como do processo de construção do conhecimento científico. Com base nesses argumentos foi construída e aplicada uma Unidade Didática contemplando o estudo de tópicos de Física de Partículas por meio de uma abordagem histórico-didática e de princípios da Aprendizagem Significativa. A abordagem foi proposta com o objetivo de inserir o tema Partículas Elementares por meio do seguinte questionamento: De que é feita a matéria que compõe o Universo? Foram elaboradas sequências didáticas que discutiram a construção desse conhecimento científico, desde as primeiras explicações dadas para a constituição da matéria até as evidências da detecção do bóson de Higgs. Procurou-se observar 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 durante o processo de aplicação dessa unidade. Optou-se por fazer uso dos procedimentos da Análise de Conteúdo como instrumento de análise dos 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 e que a elaboração, individual e coletiva, dos mapas conceituais proporcionou o desenvolvimento de aprendizagem dos conceitos físicos enfocados, conforme os indícios observados de Aprendizagem Significativa. This research investigated the potentialities and limitations of a historical-didatical approach regarding a Modern Physics subject, with the help of multimedia, in High School. Searches evidence that the History and Philosophy of Science, and the study of topics of Modern Physics, can lead to a satisfactory understanding of scientific content, as well as the scientific knowledge construction process. Based on these arguments it was built and applied a Didactic Unit contemplating the study of topics of Particles Physics through a historical-didatical approach that took into account principles of Meaningful Learning. The approach was proposed in order to insert the Elementary Particles subject through the following question: What is done to matter that makes up the universe? Didactic sequences were prepared that discussed the construction of that scientific knowledge, from the first explanations for the constitution of matter to the evidence of detection of the Higgs boson. At the end, we tried to observe possible signs of changes in notions of the investigated students about the Nature of Science and specific scientific content. The Didactic Unit, questionnaires and conceptual maps were used as data collection. We decided to make use of the procedures of Content Analysis as a data analysis tool. Based on the results obtained, it could be seen that the didactic proposal contributed to the understanding of the content related to Particles Physics, for the construction of real and comprehensive notions about the Nature of Science and that, the individual and collective elaboration of conceptual maps provided the development of learning, enabling evidence of Significant Learning. Dans cette recherche nous avons étudié le potentiel et les limites d'une approche historique didactique dans un thème de Physique Moderne, à l'aide du multimédia, à l'école secondaire. Les sondages montrent que l'histoire et la philosophie des sciences, et que l'étude des sujets de la physique moderne, peuvent conduire à une compréhension satisfaisante du contenu scientifique, ainsi que le processus de construction de la connaissance scientifique. Basé sur ces arguments nous avons construit et appliqué une unité didactique contemplant l'étude de sujets de physique des particules au moyen d´une approche historique et didactique qui a pris en compte les principes de l'apprentissage significatif. L'approche a été proposée afin d'inclure le thème particules élémentaires grâce à la question suivante: Qu'est-ce qui est fait à la matière qui fait l'univers? Séquences didactiques ont été préparés qui a discuté la construction des connaissances scientifiques, des premières explications pour la formation de la matière à la preuve de la détection du boson de Higgs. Nous avons cherché à évaluer les indications possibles des changements dans les notions des élèves sur la nature de la science et de contenu scientifique spécifique. Ont été utilisés comme instruments de collecte de données, l'unité d'enseignement, des quiz, des cartes conceptuelles et les notes prises par le chercheur. Nous avons décidé d´utiliser des procédures d'analyse de contenu comme l'outil d'analyse de données. Basé sur des résultats obtenus, nous avons constaté que la proposition didactique a contribué à la compréhension du contenu lié au physique des particules pour la construction des notions réelles et complètes sur la nature de la science et que l'élaboration individuelle et collective des cartes conceptuelles a fourni le développement de l'apprentissage, en permettant des signes d'Apprentissage Significatif. Se investigó el potencial y las limitaciones de un enfoque histórico-didáctico en relación con un tema de la Física moderna, con la ayuda de la multimedia, en la escuela secundaria. Las encuestas muestran que la Historia y Filosofía de la Ciencia, y el estudio de los temas de la Física Moderna, pueden conducir a una comprensión satisfactoria de contenido científico, así como el proceso de construcción del conocimiento científico. Sobre la base de estos argumentos fue construido y aplicado una Unidad Didáctica contemplar el estudio de temas de Física de partículas a través de un enfoque histórico-didáctico que tomó en cuenta los principios del aprendizaje significativo. El enfoque se propuso con el fin de incluir el tema de partículas elementales a través de la siguiente pregunta: ¿Qué se hace para las materias que componen el universo? Secuencias didácticas se prepararon que discutió la construcción del conocimiento científico, desde las primeras explicaciones de la formación de la materia a las pruebas de detección del bosón de Higgs. Buscamos evaluar los posibles indicios de cambios en las nociones de los estudiantes investigados sobre la naturaleza de la ciencia y el contenido científico específico. Se han utilizado como instrumentos de recolección de datos, la Unidad Docente, pruebas, mapas conceptuales y las notas tomadas por el investigador. Hemos decidido hacer uso de los procedimientos de análisis de contenido como la herramienta de análisis de datos. Con base en los resultados obtenidos, se encontró que la propuesta didáctica contribuyó a la comprensión de los contenidos relacionados con la Física de partículas para la construcción de nociones reales y completos sobre la naturaleza de la ciencia y que la elaboración, individual y colectiva, de los mapas conceptuales proporcionó el desarrollo del aprendizaje, posibilitando indicios de Aprendizaje Significativo.