Modelos mentales y aprendizaje de física en electricidad y magnetismo

A study conducted under the framework of Johnson-Laird's mental model theory is described. The objective of such a study was an attempt to categorize introductory college physics students according to the type of mental representations --propositions, images, and models-- they used when solving problems and conceptual questions in electricity and magnetism. The basic features of each category are presented and several examples are given. At the end implications for research and instruction are discussed

Construyendo significados en mecánica cuántica : fundamentación y resultados de una propuesta innovadora para su introducción en el nivel universitario

El rápido crecimiento de una tecnología basada en los principios de la mecánica cuántica torna imperioso el conocimiento de sus fundamentos por la mayoría de los estudiantes universitarios. Siendo una de las mayores dificultades al estudiar estos temas la creación de la «nueva percepción» que la mecánica cuántica implica para el mundo microscópico, desarrollamos una unidad didáctica introductoria con un abordaje que denominamos fenomenológico-conceptual, con énfasis en las características cuánticas de los sistemas. La unidad incluyó discusiones conceptuales sobre tópicos como los de computación cuántica, efecto túnel, autointerferencia de una partícula, saltos cuánticos y la paradoja del gato de Schrödinger. Los resultados de la implementación de esta estrategia con tres grupos de estudiantes de ingeniería muestran que más de la mitad de los estudiantes participantes consiguieron una comprensión razonable de los conceptos discutidos.Technology based on the principles of Quantum Mechanics is of growing importance so it becomes imperative to offer to the future professionals at least courses on the basics of it. One of the main problems faced by students when learning this subject relates to the difficulty of creating a «new perception» for the microscopic world. To help students in this matter, we used in a introductory unit a phenomenological-conceptual approach with emphasis on the quantum characteristics of the systems, in lieu of searching for classical analogies. The unit included conceptual discussions using topics like quantum computing, teleportation, quantum tunneling, one particle self interference, quantum jumps and the Schrödinger's cat paradox. The results of the implementation of this strategy, with three groups of engineering students, showed that more than half of them attained a good understanding of the central concepts discussed

Discutindo aspectos metodológicos da pesquisa em ensino de ciências: algumas questões para refletir

A crescente produção da área em ensino de ciências no Brasil exige uma análise da sua qualidade, sendo um dos quesitos desta avaliação a questão metodológica. Nesta apresentação discuto inicialmente alguns problemas detectados  a este respeito em trabalhos da área, tomando como eixo da discussão os trabalhos aceitos para apresentação oral no III ENPEC. Posteriormente defendo a necessidade de que as pesquisas na área de ensino de ciências pelas problemáticas que lhe são próprias e pelos referenciais utilizados façam mais uso da integração entre as abordagens qualitativa e quantitativa. A integração defendida é uma integração coerente das opções metateóricas, teóricas e empíricas envolvidas na pesquisa

The use of images in physics textbooks for high school and college education

This paper analyzes how images are used in (N=41) Physics textbooks of three different educational levels. It is discussed to what extent the use of external images could contribute to the comprehension of the physical phenomena and the building of proper mental representations. It is considered how certain conceptions on the internal images would seem to influence on the way the external images are used. A classification is carried out to get a typology, using multivaried analysis techniques. The results indicate that the level decides the image use, being scarce the interaction with the text. In textbooks for EGB 3 in particular, it is identified a use very linked to the ideas derived from the "picture metaphor". An image use that considers its further internal representation is not identified. These results allow to establish some interesting questions for Teaching and Research in Science Teaching

Secuencias de enseñanza y aprendizaje basadas en resultados de investigación : propuesta de un marco teórico para el abordaje de la teoría especial de la relatividad

En este trabajo se analiza el diseño de una secuencia de enseñanza aprendizaje (SEA) desde una perspectiva contextualizada para la enseñanza de la física en el nivel secundario que enfatiza la necesidad de encontrar coherencia entre las diversas perspectivas teóricas utilizadas para elaborarla. Esta propuesta pretende avanzar, en relación con otras propuestas didácticas existentes, proponiendo la articulación de aspectos epistemológicos, psicológicos y didácticos. Se ejemplifica la potencialidad del marco teórico con un análisis crítico del diseño, la implementación y la evaluación de una SEA para la teoría especial de la relatividad (TER).En aquest treball s'analitza el disseny d'una seqüència d'ensenyament aprenentatge (SEA) des d'una perspectiva contextualitzada per a l'ensenyament de la física en el nivell secundari que emfatitza la necessitat de trobar coherència entre les diverses perspectives teòriques utilitzades per elaborar-la. Aquesta proposta pretén avançar, en relació amb altres propostes didàctiques existents, proposant l'articulació d'aspectes epistemològics, psicològics i didàctics. S'exemplifica la potencialitat del marc teòric amb una anàlisi crítica del disseny, la implementació i l'avaluació d'una SEA per a la teoria especial de la relativitat (TER).This paper discusses the design of a general theoretical framework for teaching physics in secondary education that emphasizes the necessity to find consistency between the different theoretical perspectives used to develop teaching-learning sequences. This proposal aims to advance, in relation to other educational proposals, proposing the articulation of epistemological, psychological and learning aspects within a wider educational approach called Teaching for Understanding. It exemplifies the potential of the framework with a critical analysis of the design, implementation and evaluation of a teaching learning sequence for the Special Relativity Theory

O uso da análise multidimensional na pesquisa em ensino de ciências

Neste trabalho apresentamos o contexto e a forma em que utilizamos a técnica denominada de Análise Multidimensional (AMD) em uma pesquisa sobre conceitos em Mecânica Quântica, na tentativa de fornecer aos pesquisadores subsídios metodológicos que podem enriquecer as investigações em ensino de Ciências

Dificuldades da generalização das estratégias de modelação em ciências : o caso da física e da química

Uma revisão dos trabalhos publicados na área de ensino de Ciências, nacional e internacionalmente, revela que o ensino centrado na modelação é considerado como uma das estratégias didáticas mais efetivas para a melhoria da compreensão dos conceitos científicos. No entanto, uma analise mais detalhada revela que o que se entende por modelo ou por processo de modelação é muito amplo e desconsidera as diferenças entre as especificidades das ciências. Neste trabalho nos propomos trazer à discussão as diferenças e similaridades que têm a modelação em Física e em Química, tomando como referência as diferentes tradições explicativas que nelas surgiram principalmente nos séculos XVIII e XIX. A partir desse estudo, discutimos quais as implicações didáticas de se levar ou não em consideração estas diferenças.A review of the papers published in science education shows that the teaching centred in modelling is seemed as one of the most effective strategies for the improvement of the understanding of scientific concepts. However, a more carefully analyse also shows that what is being called as model or modelling process is very wide, and does not consider the differences in the specificities of the sciences. In this paper we try to discuss the differences and similitude in physics and chemistry modelling, having as reference the different explicative traditions in both sciences in the XVIII and XIX centuries. Finally, we discuss the didactic consequences of having in mind, or not, these differences

Uso do software DICEWIN na química geral

Neste trabalho relatamos uma experiência de utilização de um software de simulação na disciplina de Química Geral do curso de Química da Universidade Luterana do Brasil - ULBRA. Este software de simulação, o programa DICEWIN, usado em pesquisa científica básica, que está sendo adaptado para o uso em sala de aula por nossa equipe. Ao utilizarmos o  DICEWIN na Química Geral temos o objetivo de possibilitar aos estudantes a modelização e a visualização do comportamento microscópico de soluções, para a construção dos conceitos envolvidos no conteúdo de Forças Intermoleculares. Nas atividades utilizamos simulações da estrutura de água líquida e de água como solvente para Na+, Cl- e Ar. Os resultados preliminares, indicam que os alunos têm um ganho considerável com a utilização deste tipo de ferramenta que lhes permite não apenas visualizar e representar o comportamento cinético-molecular dos sistemas discutidos, como também se tornam capazes de aprender a utilizar diferentes representações com certa competência