Adoção de inovações didáticas no ensino universitário de física na perspectiva de transposições praxeológicas

Diminuir a distância entre pesquisa e prática em Educação em Ciências é um objetivo a ser perseguido. Em particular, algumas inovações didáticas, como métodos ativos de ensino, que apresentam bons resultados em pesquisas empíricas, enfrentam dificuldades ao serem inseridas na prática docente em outros contextos. A disseminação de inovações didáticas se constitui em um problema em aberto. A leitura canônica de métodos de ensino como meras técnicas dificulta o entendimento de suas especificidades e, consequentemente, das transformações necessárias para adequá-los a uma realidade particular. Esses e outros problemas atrelados à disseminação e adoção de inovações didáticas necessitam de uma ferramenta analítica capaz de orientar as pesquisas da área e a prática de professores e instituições que desejem romper com status quo educacional. O objetivo principal desta tese é propor, a partir da literatura e da Teoria Antropológica do Didático (TAD), uma ressignificação ontológica, epistemológica e metodológica das inovações didáticas, destacando a noção de Organização Praxeológica (OP) como ferramenta analítica útil para a análise de métodos de ensino. Para isso, buscamos responder duas questões de pesquisa: (i) Como as inovações didáticas e sua adoção podem ser situados no âmbito da antropologia didática de Yves Chevallard? (ii) Como se deram a gênese, o planejamento, a implementação e a avaliação de uma inovação didática na Universidade de Harvard? Com o intuito de responder à primeira questão, realizamos um estudo teórico, situando a TAD como referencial útil para o estudo de inovações didáticas. Nessa perspectiva, os métodos são vistos como conhecimentos institucionalizados - social e historicamente legitimados - que podem ser estudados em termos da práxis (tipos de tarefa e técnicas) e do logos (discursos tecnológicos e teóricos). Ilustramos essas ideias com a construção de uma OP de referência para o método Team-Based Learning e da OP planejada para uma aplicação desse método em uma universidade pública brasileira. A partir dessa construção teórica, conduzimos um estudo de caso exploratório para compreender a gênese, o planejamento, a implementação e a avaliação de uma inovação didática em desenvolvimento na Universidade de Harvard, a Applied Physics 50 (AP50). Verificamos que o processo de criação da AP50 envolveu três etapas principais: o reconhecimento de um problema oriundo da forma como os alunos de engenharia estavam tendo aulas de Física, a pesquisa, que envolveu a leitura de artigos e visitas a universidades, e o desenvolvimento que foi (e ainda é) influenciado pela instituição (construção social) e por intercâmbio de informações com outros métodos de ensino, tanto na construção do logos quanto da práxis da AP50. A AP50, segundo nossa análise, utiliza elementos de aprendizagem por equipes e desenvolvimento de projetos, e é caracterizada, principalmente, por uma abordagem do tipo scaffolding e avaliação diversificada. Ao ser implementada, mesmo no local de origem, algumas modificações ocorreram, em função, principalmente, dos constantes conflitos entre as instituições (e seus sujeitos) e a inovação. A principal alteração foi a inserção de provas orais aos alunos, remetendo a uma pedagogia tradicional. Por fim, a avaliação por meio de pesquisa é, para a AP50, determinante para o seu desenvolvimento e evolução. Nos semestres de 2016/2 e 2017/2 foram realizadas medidas de autoeficácia discente em ações específicas da AP50, cujos resultados legitimaram a práxis desenvolvida na disciplina. A análise da estrutura da AP50 auxiliou na criação do instrumento para a medida do construto mencionado. A perspectiva trazida pela TAD para os métodos de ensino auxilia no entendimento de suas especificidades, transformações, articulações com outros métodos e referenciais teóricos e avaliações – contribuindo para a diminuição da lacuna entre pesquisa e prática.Bridging the gap between research and practice in Science Education is a goal to be pursued. In particular, some pedagogical innovations, such as active teaching strategies, present good empirical results, but face difficulties when inserted into other contexts. The dissemination of pedagogical innovations is an unsolved issue. The canonical view of teaching strategies as simple techniques makes it difficult to understand their specificities and, consequently, the necessary transformations to adapt them to a particular reality. These and other issues related to the dissemination and adoption of pedagogical innovations need an analytical tool able to guide the research field and the practice of teachers and institutions wishing to change the current pedagogy. The main objective of this thesis is to propose, based on the Anthropological Theory of Didactics (ATD), an ontological, epistemological and methodological resignification of the pedagogical innovations, highlighting the notion of Praxeological Organization (PO) as an useful analytical tool for the analysis of teaching strategies. To this end, we investigated two research questions: (i) How can pedagogical innovations and their adoption be situated into the Chevallard’s didactic anthropology? (ii) How did the genesis, planning, implementation, and evaluation of a pedagogical innovation at Harvard University occur? In order to answer the first question, we carried out, from a theoretical study, a rereading of teaching methods, placing ATD as a theoretical framework for the study of pedagogical innovations. In this perspective, methods are seen as institutionalized knowledge - socially and historically legitimized - that can be studied in terms of praxis (types of task and techniques) and logos (technological and theoretical discourses). We illustrate these ideas with the construction of a reference PO for the Team-Based Learning method and the planned PO for an application of the method in a Brazilian public university. From this theoretical construct, we conducted an exploratory case study to understand the genesis, planning, implementation, and evaluation of a pedagogical innovation under development at Harvard University, the Applied Physics 50 (AP50). We found the process of creating the AP50 involved three main steps: the recognition of a problem arising from the way engineering students were taking physics classes, the research, which involved reading papers and visits to universities, and the development that was (and still is) influenced by the institution (social construction) and exchange of information with other teaching strategies, both in the construction of logos and in the praxis of the AP50. The AP50, according to our analysis, uses elements of team learning and project development, and is characterized, mainly, by a scaffolding approach and diversified evaluation. When implemented, even at the origin place, some modifications occurred, mainly due to the constant conflicts between institutions (and their subjects) and innovation. The main change was the insertion of oral tests to the students, referring to a traditional pedagogy. Finally, the evaluation through research is, for the AP50, determinant for its development and evolution. In the semesters of 2016/2 and 2017/2 student self-efficacy measures were performed in specific actions of the AP50, whose results legitimized the praxis developed in the course. Analysis of the structure of the AP50 aided the creation of the survey for the measurement of the mentioned construct. ATD's approach to teaching strategies assists in understanding its specificities, transformations, articulations with other strategies and theoretical frameworks and evaluations - contributing to the reduction of the gap between research and practice

Reducing the gender gap in students’ physics self-efficacy in a team- and project-based introductory physics class

Self-efficacy represents an individual’s belief that he or she can perform a particular task in a given domain. It is a strong predictor for performance and persistence in STEM education. Research shows that there is a large and persistent gender gap in student self-efficacy in STEM academic disciplines. In some cases, active teaching strategies have been shown to positively affect physics self-efficacy but it is unclear how this impact differs between men and women. In this study, we investigate the impact of a physics class taught with active teaching strategies on students’ self-reported physics self-efficacy and how this impact varies across gender lines. We measured the change in physics self-efficacy over four different dimensions; conceptual understanding, problem-solving, lab and hands-on activities, and collaborative work. We report three main findings. First, the initial physics self-efficacy gender gap disappeared by the end of the semester. Second, female students’ self-efficacy improved significantly, whereas there was no significant change in the self-efficacy of the male students. Third, the gender gaps in the conceptual understanding and problem-solving dimensions in particular, were significantly reduced. This study represents an initial step towards understanding the influence of active teaching strategies can have on reducing the self-efficacy gender gap

Didactic innovation in physics education : a study on the adoption of the Peer Instruction method in the context of Brazilian programs of professional master in teaching

Entre outros fatores, a melhoria da qualidade da educação escolar demanda investimentos na formação didático-pedagógica dos docentes. Essa não deve ficar restrita à formação inicial, mas também incluir à continuada, os auxiliando a refletirem sobre suas práticas, construírem e adaptarem soluções inovadoras, à altura dos desafios que encontram em seus respectivos contextos educacionais. Ao encontro desse objetivo, apresentamos os resultados de um estudo sobre a adoção de um dos métodos ativos mais utilizados no ensino de física, o Instrução pelos Colegas (IpC), que vem sendo sistematicamente adotado no contexto dos Mestrados Profissionais em Ensino (MPEs) e no qual se demanda a elaboração e implementação de um produto educacional inovador e disseminável. Elegemos os participantes de nossa investigação a partir de uma busca por dissertações de MPE em que os professores utilizaram o IpC em aulas de Física, no período de 2004 a 2020. Foram selecionadas e analisadas 45 dissertações e um questionário sobre a aplicação do IpC enviado aos seus autores sendo investigadas as modificações mais frequentes no método e algumas das justificativas para essas mudanças. As mudanças mais recorrentes identificadas no estudo dizem respeito às atividades de preparação prévia por parte dos alunos e a dinâmica de aplicação dos testes conceituais em sala de aula. Além disso, levantamos hipóteses explicativas para tais modificações que podem servir de ponto de partida para estudos futuros sobre o tema. Apresentamos também algumas considerações sobre esses resultados no contexto educacional brasileiro, comparando com os resultados de estudos norte-americanos.Among other factors, improving the quality of school education requires investments in the didactic-pedagogical training of teachers. This should include pre-service and in-service teacher training, helping them to reflect on their own practices and to build and adapt innovative solutions to face the challenges encountered in their educational contexts. In line with this, this article presents the results of a study on the adoption of one of the most used active methods in the teaching of physics: The Peer Instruction (PI). It is widely adopted in the context of Brazilian Professional Master of Teaching programs (PMTs) in which the development and implementation of an innovative and diffusible educational product is demanded. We chose the participants of our investigation based on a search for dissertations of PMT in which the teachers used the PI in physics classes, in the period from 2004 to 2020. Were selected and analyzed 45 master’s degree dissertations and applied a questionnaire about PI to its authors, to investigate the most frequent changes in the method and why these changes were made. The most recurrent changes are related to the preparation assignments and the application of ConcepTests in classroom. In addition, some explanatory hypotheses about it were elaborated and may serve as a starting point for future studies on the topic. Likewise, we compare the results achieved in the Brazilian educational context with the results of North American studies

The influence of active learning methods on student self-efficacy about learning physics and working collaboratively : an explanatory case study with the Team-Based Learning method

Autoeficácia, definida como a crença dos indivíduos acerca da própria capacidade de realizar uma atividade específica, influencia na motivação, desempenho e persistência discente nas tarefas de aprendizagem. Por isso, em pesquisas em educação procura-se entender como fomentar a autoeficácia discente em relação às ações necessárias ao aprendizado. No Ensino de Física, em particular, há resultados controversos acerca da potencialidade dos métodos ativos de ensino no desenvolvimento dessas crenças. Nesse sentido, investigamos como uma experiência com o método de ensino Team-Based Learning (TBL) em uma disciplina de física básica universitária influenciou os níveis de autoeficácia em aprender física e trabalhar colaborativamente de um estudante particular, cujas crenças iniciais eram baixas, se comparadas com a turma. A partir de um estudo de caso explanatório, constatamos mudanças positivas nas crenças de autoeficácia do aluno nas dimensões analisadas. Essa variação ocorreu, principalmente, devido à ampliação de espaços de discussão proporcionada pelo TBL, que possibilitou que o estudante observasse as ações dos colegas e do professor em diferentes situações, fazendo-o se sentir mais capaz de realizar atividades semelhantes.Self-efficacy, defined as the belief about one's own capability in perform a particular task, influence student motivation, performance and persistence in learning tasks. For this reason, the Educational Research community seeks to understand how to foster student self-efficacy regarding necessary actions for learning. Particularly in Physics Education there are controversial results about the potentiality of active teaching methods in developing these beliefs. In this sense, we investigated how an experience with the Team-Based Learning (TBL) method in an introductory physics course influenced the levels of self-efficacy in learning physics and working collaboratively of a particular student, whose prior beliefs were low compared to the class. Carrying out an explanatory case study, we found positive changes in student’s self-efficacy in the dimensions analyzed. This variation occurred, mainly, due to the expansion of discussion spaces provided by TBL, which allowed the student to observe the actions of colleagues and the teacher in different situations, making him feel more capable of carrying out similar activities

Innovation in the teaching of introductory physics in higher education : the Applied Physics 50 course at Harvard University

No contexto das disciplinas introdutórias de Física em nível superior, o modelo de transmissão de informação em aulas expositivas continua predominante, apesar de seus resultados inferiores, em comparação a metodologias ativas de ensino. No presente artigo, apresentamos uma metodologia ativa vinculada à Aprendizagem Baseada em Projetos, criada no contexto da disciplina Applied Physics 50 (AP50) da Universidade de Harvard, explicitando seus princípios pedagógicos, técnicas e estratégias como estímulo para reflexão sobre possibilidades de reinvenção do ensino de Física em nível introdutório, consideradas as especificidades de cada contexto educacional.In the context of introductory physics courses in higher education, the transmission-based instructional model with lectures remains predominant, despite its inferior outcomes, compared to active teaching methods. In this paper, we present a team- and project-based teaching methodology, created in the context of the Applied Physics 50 (AP50), a course at Harvard University. We describe the pedagogical principles of AP50 as well as the teaching techniques and strategies as a stimulus for reflection on possibilities for reinventing the teaching of Physics at an introductory level, considering the specifics of each educational context

Praxeological analysis of the Peer Instruction method : construction of a reference point for the study of its modifications and adaptations for different teaching contexts

Pesquisas na área de ensino têm apontando o Peer Instruction (PI) como o método ativo de ensino mais utilizado, aplicado em diferentes contextos educacionais e, consequentemente, sujeito a diversas modificações no seu processo de implementação. Tais modificações podem se fazer necessárias para viabilizar sua aplicação em contextos diferentes para os quais foi pensado, assim como podem descaracterizá-lo, impossibilitando que sejam alcançados os resultados de aprendizagem pretendidos. No presente artigo nos propomos a realizar um mapeamento das características práticas e teóricas do PI, buscando apresentar suas atividades e princípios de forma organizada e logicamente estruturada. Para tanto, partimos da perspectiva das Organizações Praxeológicas da Teoria Antropológica do Didático, utilizando a ferramenta analítica Organização do Método de Ensino, subdividindo a estrutura do PI em tipos de tarefa, técnicas e discursos tecnológicos. Tal análise pode contribuir com trabalhos de pesquisa e atividades de ensino que abordem o método, pois torna explícito seus componentes e aquilo que os sustenta, permitindo o estabelecimento de uma referência para avaliar modificações e adaptações no PI.Research has shown the Peer Instruction (PI) method as the most used active teaching method, applied in different educational contexts and, consequently, subject to several changes in its implementation process. Such modifications may be necessary to make its application viable in different contexts, but also de-characterize it, making it impossible to achieve the intended learning results. In this article we propose to map the practical and theoretical characteristics of the PI to present its activities and principles in a structured manner. We start from the perspective of the Praxeological Organizations of the Anthropological Theory of Didactics, using the analytical tool Organization of Teaching Method. The structure of the PI was explici t in types of task, techniques, and technological discourses. Such analysis can contribute to research and teaching activities using the method allowing the establishment of a reference to evaluate changes and adaptations in the PI

Optimasi Portofolio Resiko Menggunakan Model Markowitz MVO Dikaitkan dengan Keterbatasan Manusia dalam Memprediksi Masa Depan dalam Perspektif Al-Qur`an

Risk portfolio on modern finance has become increasingly technical, requiring the use of sophisticated mathematical tools in both research and practice. Since companies cannot insure themselves completely against risk, as human incompetence in predicting the future precisely that written in Al-Quran surah Luqman verse 34, they have to manage it to yield an optimal portfolio. The objective here is to minimize the variance among all portfolios, or alternatively, to maximize expected return among all portfolios that has at least a certain expected return. Furthermore, this study focuses on optimizing risk portfolio so called Markowitz MVO (Mean-Variance Optimization). Some theoretical frameworks for analysis are arithmetic mean, geometric mean, variance, covariance, linear programming, and quadratic programming. Moreover, finding a minimum variance portfolio produces a convex quadratic programming, that is minimizing the objective function ðð¥with constraintsð ð 𥠥 ðandð´ð¥ = ð. The outcome of this research is the solution of optimal risk portofolio in some investments that could be finished smoothly using MATLAB R2007b software together with its graphic analysis

Search for supersymmetry in events with one lepton and multiple jets in proton-proton collisions at root s=13 TeV

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Search for anomalous couplings in boosted WW/WZ -> l nu q(q)over-bar production in proton-proton collisions at root s=8TeV

Peer reviewe