Estruturação matemática do pensamento físico no ensino: uma ferramenta teórica para analisar abordagens didáticas - Karam, Ricardo Avelar Sotomaior (2012)
A física é uma ciência altamente matematizada, tendo seus conceitos e métodos profundamente influenciados pelo pensamento matemático. Apesar disso, em contextos de ensino, o papel da matemática na física tende a se resumir ao de uma ferramenta para a descrição e operacionalização de grandezas, fazendo com que os estudantes não percebam o caráter estruturante do formalismo matemático para a constituição teórica da física. Assim, é fundamental dedicar um esforço sistemático de pesquisa para investigar estratégias que visem a apropriação dessa maneira matemática de conceber o mundo físico pelos estudantes. Apesar da existência de um número razoável de pesquisas que identificam as principais dificuldades enfrentadas pelos estudantes para a compreensão do significado de equações e utilização da matemática para a resolução de problemas de física, esse tema tem sido pouco investigado sob a ótica do ensino. Dessa forma, este trabalho objetiva contribuir para tal esforço por meio da realização de um estudo de caso em aulas de relatividade e eletromagnetismo, ministradas por um professor experiente e diferenciado em nível superior. A análise das aulas com auxílio do software videograph, juntamente com estudos históricos e epistemológicos, nos conduz à proposição de uma ferramenta teórica composta por oito categorias de análise, a qual se destina a descrever e avaliar abordagens didáticas em relação à ênfase em múltiplos aspectos da imbricada inter-relação entre física e matemática em contextos de ensino. Essa ferramenta é utilizada na análise de 19 episódios de ensino extraídos da gravação do curso de eletromagnetismo ministrado pelo professor do estudo de caso. Sua abordagem focada na estruturação matemática de conceitos físicos, na interpretação física de expressões matemáticas, no incentivo constante à metacognição, entre outros aspectos, nos permite apontar critérios associados à qualidade didática das aulas analisadas, os quais são posteriormente justificados pelo próprio professor em entrevistas semiestruturadas. Dentre as perspectivas deste trabalho, estão a possibilidade de utilizar a ferramenta de análise para realizar estudos comparativos entre aulas ministradas por diferentes professores sobre o mesmo tema, avaliar concepções diversas sobre o papel da matemática presentes em materiais didáticos, bem como a utilização de tais análises como recurso didático-pedagógico para a formação de professores de física e matemática.