Explicando Modelos: Elaboração de uma Sequência de Ensino-Aprendizagem sobre raios cósmicos

## Explicando Modelos: Elaboração de uma Sequência de EnsinoAprendizagem sobre raios cósmicos

## João Pedro Ghidini 1 , Marcelo Gameiro Munhoz 2

- 1 Instituto de Física/Universidade de São Paulo, joao.ghidini.silva@usp.br
- 2 Instituto de Física/Universidade de São Paulo, munhoz@if.usp.br

Palavras-chave : Sequência de Ensino-Aprendizagem, Teaching-Learning Sequences, Ensino de Física.

## Resumo expandido

Seja para realizar inovações de conteúdos curriculares, sendo um instrumento que estabelece relações entre a teoria educacional e as práticas desenvolvidas em sala de aula (KNEUBIL & PIETROCOLA, 2017) ou para realizar investigações empíricas de questões associadas ao ensino de ciências (KOMOREK & DUIT, 2004), a Teaching-Learning Sequences (TLS) ou, em português, Sequências de EnsinoAprendizagem (SEA), têm sido objeto de pesquisa nas últimas duas décadas. As TLS ganharam espaço principalmente a partir do número especial da revista International Journal of Science Education (IJSE) (2004, v. 26 (5)), que publicou um conjunto de 7 artigos sobre TLS, tentando agrupar diferentes pesquisas que eram desenvolvidas principalmente na Europa (PSILLOS & KARIOTOGLOU, 2016). As TLS trazem diferentes aspectos da metodologia Design-Based Research (DBR), sendo focada no ensino de ciências. Há um conjunto de características frequentes , sendo elas: a partir de um conjunto de objetivos , de um tema a ser ensinado, e dos princípios de design , que surgem a partir de teorias gerais da educação (cognitivas, epistemológicas, históricas e etc.), realiza-se o design , que consiste na elaboração de um 'minicurso', articulando atividades e procedimentos em um conjunto de aulas para um dado contexto escolar, conectando teorias da educação com a prática escolar. As TLS valorizam a participação dos professores no processo de sua elaboração bem como a imersão dos professores que realizarão a i mplementação . Após a implementação, deve-se avaliar a TLS, levando em consideração os objetivos iniciais e específicos, culminando no re-design da sequência e sua reimplementação , se caracterizando como um processo iterativo (PSILLOS & KARIOTOGLOU, 2016). A edição especial da IJSE demonstrou que há uma pluralidade de possibilidades para a etapa de design , tendo uma certa dependência com os princípios de design . Além disso, diversos autores constatam que é difícil conectar as 'grandes teorias' com a etapa de design, necessitando de uma etapa intermediária (PSILLOS & KARIOTOGLOU, 2016; TIBERGHIEN, VINCE & GAIDOZ, 2009; COBB et al ., 2003). O objetivo principal do trabalho é apresentar e analisar as estratégias de design elaboradas no contexto de um projeto de ensino de Física de Raios Cósmicos que envolve uma colaboração entre Universidade e Escola. A etapa que denominamos estratégias de design busca estabelecer diretrizes para a etapa de design , principalmente (mas não somente) a partir dos princípios de design . Para isso, ela deve estabelecer uma relação interna entre os diferentes princípios de design, buscando construir um texto coerente entre eles pois, por terem origem em teorias gerais da educação, podem entrar em conflito em um dado aspecto, sendo que

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19 a 30 de julho de 2021 - Online

esse texto já deve ser pensado para auxiliar na etapa de design . Esse texto pode ser complementado com diferentes discursos associados àquele tema, sendo que esses discursos podem ter origem a partir da implementação dessa TLS ou a partir de críticas conhecidas sobre como o tema é ensinado. Desse modo, sugerimos que caso aconteça o processo de re-design, o conhecimento obtido para melhorar o design deve ser explicitado na estratégia de design . Essas diretrizes devem ser dirigidas para o que denominamos de ações concretas ¸ que são as ações que os pesquisadores efetivamente realizam durante o processo de design , como por exemplo a preparação de atividades em grupo. No processo de design surgem objetivos específicos a partir da relação mais estreita entre os Objetivos e a Estratégia de Design .

Figura 01 Nossa esquematização do processo de Design e suas etapas anteriores.

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O presente trabalho se insere dentro de um projeto mais amplo, financiado parcialmente pelo CNPq e parcialmente pela Rede Nacional de Física de Altas Energias (RENAFAE), que busca criar uma rede de colaboração entre escolas e universidades através de estudos experimentais de raios cósmicos. Dentro desse contexto, buscamos elaborar e analisar uma Sequência de Ensino-Aprendizagem (TLS) centrada em atividades com detectores de raios cósmicos, dando um enfoque em Física de Partículas (FP). A partir de Gurgel (2010), nosso grupo também busca mapear quais são os obstáculos , numa perspectiva baseada no filósofo Gaston Bachelard, da aprendizagem de física de partículas (de natureza epistêmica, social ou cultural). Elencamos três Princípios de Design , sendo eles: (I) a discussão filosófica dos modelos científicos elaborada no perspectivismo científico de Ronald Giere (2006), situada no ensino de ciências (ADÚRIZ-BRAVO, 2013; GILBERT &amp; BOULTER, 2000); (II) a estruturação da explicação dentro do ensino de ciências (OGBORN et al. 1996) e (III) A transposição didática de Chevallard (1991), com enfoque em uma interpretação heurística das regras da transposição (SIQUEIRA, 2006). Nossa Estratégia de Design busca relacionar esses três Princípios de Design , trazendo como discurso complementar a crítica à 'concepção herdada' da FP, elaborada a partir de um levantamento de Passon, Zügge &amp; Grebe-Ellis (2019), que sintetizamos como uma valorização dos aspectos descritivos em detrimento de fenomenológicos e explicativos, sem levar em consideração seus aspectos quânticos e por vezes uma abordagem que apresenta as partículas como uma 'Lista de Compras' ( Laundry List) (HOBSON, 2011). A partir da Estratégia de Design , encontramos prescrições e diretrizes para as ações concretas da etapa de design . Sintetizando, para a escolha de tópicos privilegiamos os Modelos Científicos Escolares (MCE), elaborados a partir da transposição didática, devendo ser consensuais e adequados à compreensão dos alunos e abarcar os elementos

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principais da metodologia científica, elementos que também devem ser considerados para a elaboração dos MCE . A ênfase em cada tópico deve abarcar elementos nãolinguísticos, partindo de o que os alunos já conhecem para a construção do novo conhecimento, utilizando de analogias mas buscando explicitar as suas delimitações. O sequenciamento de tópicos deve facilitar a compreensão dos elementos associados à metodologia científica, partindo de uma inserção nesta perspectiva . A elaboração de atividades deve levar em consideração a construção dos MCE de forma adequada à compreensão dos alunos, favorecendo elementos da terapêutica. A comunicação do professor com os alunos deve levar em consideração elementos contextuais e as considerações sobre explicação. A elaboração de cenários (LIJNSE &amp; KLASSEN, 2004) em que se prevê o que pode acontecer na sala de aula, auxiliando o professor a lidar com a situação, deve levar em consideração elementos contextuais e possíveis dificuldades de compreensão a partir da explicação dos modelos.

## Referências

ADÚRIZ-BRAVO, A. A 'Semantic' view of scientific models for science education. Science &amp; Education . Published Online. 22: p. 1593-1611. 2013

CHEVALLARD, Yves. La Transposicion Didactica: Del saber sabio al saber enseñado. 1ª ed. Argentina: La Pensée Sauvage, 1991.

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OGBORN, J; et al . Explaining science in the classroom . McGraw-Hill Education (UK), 1996.

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PSILLOS, Dimitris; KARIOTOGLOU, Petros (ed ). Iterative Design of Teaching-Learning Sequences : introducing the Science of materials in european schools. 1. ed. eBook. Springer, 2016.

PASSON, O. ZÜGGE, T. GREBE-ELLIS, J. Pitfalls in the teaching of elementar particle physics. Physics Education , v. 54, p. 1-17, 2019.

SIQUEIRA, Maxwell Roger da Purificação. Do visível ao indivisível: uma proposta de Física de Partículas Elementares para o Ensino Médio. Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciências). Universidade de São Paulo, Instituto de Física/Faculdade de Educação, São Paulo, 2006.

TIBERGHIEN, A. VINCE, J. GAIDIOZ, P. Design-Based Research: case of teaching sequence on mechanics. International Journal of Science Education , v. 31, n. 17, p. 2275-2314, 2009.

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