Experimentação, modelização e testes de hipóteses em Física: da construção às aplicações de um experimento com imagens de mecânica em um curso de licenciatura

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Leite, Marcos de Lima
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Classical Mechanics; Experimentação; Experimentation; Formação de professores,; Mecânica clássica; Modelos teóricos; Teacher training,; Testes de hipóteses; Tests of hypothesis; Theoretical models
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/81/81131/tde-15082023-154842/

Esta pesquisa qualitativa em ensino de física teve o objetivo de identificar, compreender e demarcar alguns papéis didático-pedagógicos dos testes de hipóteses, no contexto de atividades que suscitem uma integração entre experimentos e modelos. Do ponto de vista teórico, aderimos a uma visão cognitiva de didática das ciências que, inspirada no modelo cognitivo de ciência do filósofo Ronald Giere, propõe para a prática docente o conceito de atividade científica escolar. Como orientação metodológica, seguimos diretrizes da pesquisa baseada em design para estruturar um desenho de investigação segundo uma lógica iterativa e evolutiva. Sob essas perspectivas, tanto reconstruímos o experimento com imagens de Força de Atrito Variável do laboratório on-line Mecânica Experimental com Imagens (MEXI), quanto planejamos, implementamos e avaliamos algumas intervenções de sua aplicação em contextos didáticos reais. O experimento refere-se ao registro do lançamento oblíquo de um corpo sobre a superfície de um plano inclinado, para o qual o atrito não pode ser desprezado. Esse fenômeno é particularmente adequado para a mobilização simultânea de três modelos teóricos tradicionais da mecânica: o lançamento oblíquo, o plano inclinado e o movimento sob o regime do atrito de contato seco. Elaboramos, então, rotinas de experimentação e modelização cujos eixos de investigação centraram-se em três testes de hipóteses teóricas; dois para avaliar o campo de validade das leis de Amontons, e um, a capacidade de previsão das leis de Newton. O cenário que constituiu o corpo empírico da pesquisa foi o de uma disciplina teórica avançada do curso de Licenciatura em Física do Instituto de Física da Universidade de São Paulo, chamada Complementos de Mecânica Clássica. As intervenções foram realizadas para diferentes turmas ao longo de quatro anos e estiveram recursivamente sujeitas a iniciativas de redesign, com modificações de cunho metodológico. Na etapa de avaliação, examinamos as produções escritas dos estudantes a partir de uma análise textual discursiva, procurando compreender como eles se apropriaram e deram sentido às etapas da atividade inerentes aos três testes. Os resultados das intervenções evidenciaram do ponto vista didático-pedagógico que testes de hipóteses são tarefas convidativas principalmente para o desenvolvimento de conhecimentos de natureza conceitual e procedimental. Além disso, uma análise comparativa entre as diferentes intervenções ressaltou seu caráter evolutivo e viabilizou uma última reelaboração dos roteiros da atividade, que se encontram disponíveis para uso livre no portal do MEXI (http://fep.if.usp.br/~fisfoto). Na medida em que os testes de hipóteses implicam raciocínios de caráter abdutivo ao integrarem previsões (advindas de modelos teóricos) a resultados experimentais (obtidos de sistemas físicos reais), podemos atestá-los como itinerários fundamentais para a formulação, validação e aprendizagem do conhecimento científico.