Mestrado em Física e Química para o Ensino

Didáctica da Física

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Programa de Didáctica da Física 

Docente responsável: Joaquim Bernardino de Oliveira Lopes

Grau Académico: Doutoramento em Física – Didáctica da Física


I - Objectivos

II - Conteúdos Programáticos

1. FUNDAMENTOS DA DIDÁCTICA DA FÍSICA

1.1  Didáctica da Física – Área de Investigação

1.2  Importância da análise Epistemológica para a Didáctica da Física

1.3  Processos e Entidades Envolvidos na Aprendizagem de Física

1.4  Aspectos relativos a uma situação de formação

2. SITUAÇÕES DE FORMAÇÃO

2.1  Apresentação, exploração e aprofundamento de situações físicas

2.2  Resolução de problemas de Física

2.3  Trabalho experimental em Física

2.4  Exposição / Explicação

2.5  Discussão

2.6  Outros trabalhos práticos

2.7  Projecto

2.8  Simulação de formação em ambiente virtual

3. PREPARAR E ORGANIZAR O CURRÍCULO DE FÍSICA

3.1  Objectivos educacionais em Física e a Avaliação

3.2  Recursos educativos

3.3  A leitura, a escrita e a comunicação como estruturadores da aprendizagem

3.4  Mediação

3.5  Organizar o Currículo Efectivo da Disciplina de Física

4. METODOLOGIAS DE INVESTIGAÇÃO NO ENSINO DA FÍSICA

III - Metodologia de Trabalho

IV - Avaliação

V - Bibliografia


I - Objectivos

  • Aprofundar os fundamentos teóricos e práticos do Ensino e da Aprendizagem de Física.

  • Recolher, tratar e apropriar investigação produzida pela Didáctica da Física.

  • Fundamentar a articulação entre as diferentes actividades de ensino para promover um desenvolvimento de maior qualidade.

  • Aperfeiçoar novas metodologias no Ensino da Física, com base na investigação didáctica.

  • Integrar as actividades experimentais nas demais actividades de ensino e aprendizagem.

  • Conceber e testar actividades de ensino e aprendizagem inovadoras e fundamentadas na investigação didáctica.

  • Identificar métodos de investigação mais adequados para certas investigações no Ensino da Física.

II - Conteúdos Programáticos

1. FUNDAMENTOS DA DIDÁCTICA DA FÍSICA (4 SEMANAS)

1.1  Didáctica da Física – Área de Investigação

  • Didáctica da Física como domínio da actividade humana.

  • Didáctica da Física como disciplina.

  • A prática docente como fonte de conhecimento.

  • As publicações de divulgação.

  • As publicações de investigação.

  • Modos de efectuar pesquisa bibliográfica.

  • Enquadramento da DF na História da Educação e na História da Educação em Ciências.

  • Breve resenha histórica da Didáctica da Física e tendências actuais.

1.2  Importância da análise Epistemológica para a Didáctica da Física

  • Situar a Física desde Galileu até à Mecânica Quântica nos grandes programas da epistemologia. (empirismo / racionalismo, positivismo / realismo, determinismo /indeterminismo)

  • Dimensões da ciência (Os conceitos, leis, princípios, teorias gerais e modelos teóricos; os valores; os processos; a experimentação; as hipóteses; as interfaces Ciência-Tecnologia-Sociedade-Ambiente CTS-A; a natureza da ciência, demarcação entre ciência e não ciência)

  • Análise epistemológica do trabalho experimental, da observação, da resolução de problemas, do crescimento do conhecimento científico.

  • Análise epistemológica das interacções CTS-A.

1.3  Processos e Entidades Envolvidos na Aprendizagem de Física

  • O movimento das concepções alternativas.

  • Entidades epistemológicas básicas e processos básicos (representação conceptual, modelização, construção de referente empírico, extensão)

  • Desenvolvimento conceptual. Um novo paradigma na investigação didáctica (novo papel para a acção, as linguagens e o pensamento). A impossibilidade de um ensino directo dos conceitos. Dimensões da construção conceptual. Formas de desenvolver os conceitos físicos no currículo a curto, médio e longo prazo. Técnicas auxiliares de desenvolvimento dos conceitos (mapas de conceitos, diversificação de linguagens de representação, em particular a representação gráfica, construção de referentes empíricos, etc)

  • Os grandes campos conceptuais da Física. Identificação dos conceitos centrais em cada um dos grandes campos conceptuais da Física: mecânica, electromagnetismo, termodinâmica, óptica e acústica, física moderna.

  • O papel estruturador das actividades de aprendizagem

  • O papel da mediação na aprendizagem de Física.

  • As linguagens. Os papeis do professor e alunos. A aprendizagem cooperativa. A interacção professor-aluno como modo de negociação de significados e estruturação do conhecimento.

1.4  Aspectos relativos a uma situação de formação

  • Elementos constitutivos de uma situaão de formação: actividade do aprendente / tarefa proposta ao aprendente; existência de ambiente de mediação; utilização de recursos/técnicas e forma de aceder a eles; objectivos teleológicos compatíveis com uma aprendizagem conceptual abrangente não restrita ao saber declarativo.

  • Mediação e tipos de situações de formação

  • Elementos estruturadores do ensino e da aprendizagem

2. SITUAÇÕES DE FORMAÇÃO (5 semanas)

2.1  Apresentação, exploração e aprofundamento de situações físicas

  • Diferença entre apresentar situações físicas para motivar e abordar situações físicas para aprofundar

  • Criação de um contexto problemático, problematização e exploração de situações físicas, questionamento (técnicas e tipos de questões), formulação de problemas

2.2  Resolução de problemas de Física

  • Diferença entre exercício e problema e o lugar didáctico de cada um para o ensino e aprendizagem da Física.

  • Função educativa de problema na sala de aula (o lugar dos problemas no currículo).

  • Distinção das funções de aprendizagem e de avaliação dos problemas.

  • Elaboração de ficha de problemas.

  • Abordagem qualitativa e quantitativa na resolução de problemas (passos fundamentais na formulação e resolução de problemas, formas padrão e alternativa de resolução de exercícios/problemas na sala de aula).

  • Técnicas de resolução de problemas.

  • Técnicas de representação dos problemas.

2.3  Trabalho experimental em Física

  • Concepções de trabalho experimental (formatos de TE , análise epistemológica do TE, relação entre o TE e os problemas, relação entre TE e a aprendizagem de Física).

  • Trabalho experimental na sala de aula (objectivos educacionais do TE; elaboração de fichas experimentais; fases de realização do TE - preparação do professor e dos alunos, realização e avaliação.

  • Dimensões fundamentais do trabalho experimental (observação - construção de um referente empírico; previsões com base num modelo do sistema experimental e da situação física entroncado num dado modelo teórico; procedimento experimental - montagem experimental, aquisição de dados, tratamento de dados, apresentação de resultados; confrontação experimental; extensão).

  • Lugar do trabalho experimental de física no currículo, a curto, médio e longo prazo

2.4  Exposição / Explicação

  • Papel da exposição. Ligação da exposição à apropriação.

  • Potencialidades e limites da exposição.

  • Os quê, como e quando da exposição.

2.5  Discussão

  • Papel educativo da discussão. Preparação de uma discussão. Organização de uma discussão numa aula. Recursos necessários para uma discussão.

2.6  Outros trabalhos práticos

  • Leitura, pesquisa bibliográfica, recolha de informações sobre o meio envolvente, utilização de meios videográficos, utilização de software de simulação.

2.7  Projecto

  • Características do trabalho de projecto. Como conceber e organizar e gerir um trabalho de projecto.

2.8  Simulação de formação em ambiente virtual

  • Simulações. Experiências virtuais.

3. PREPARAR E ORGANIZAR O CURRÍCULO DE FÍSICA (4 semanas)

3.1  Objectivos educacionais em Física e a Avaliação

  • Tipos de objectivos, formulação, consecução

  • Importância da clarificação dos objectivos para orientar a aprendizagem e a respectiva avaliação.

  • Objectivos orientados para uma aprendizagem profunda e para uma aprendizagem superficial.

  • Papel regulador da avaliação. Modalidades de avaliação. Adequação dos instrumentos aos objectivos.

  • Técnicas de avaliação. Elaboração de itens de avaliação e grelhas de correcção. Elaboração de instrumentos de avaliação e grelhas de avaliação

3.2  Recursos educativos

  • O manual escolar. Utilização pelos professores e pelos alunos.

  • Fontes de informação complementar (bibliotecas, internet, CD-ROM, software, etc.).

3.3  A leitura, a escrita e a comunicação como estruturadores da aprendizagem

  • Estratégias de ler e produzir textos, ler e produzir imagens.

  • Elaborar e apresentar comunicações.

3.4  Mediação

  • Diferença entre mediação e tutela. Papel da mediação na estruturação da aprendizagem. Técnicas de mediação. Mediação em cada situação de ensino-aprendizagem. Trabalho cooperativo.

3.5  Organizar o Currículo Efectivo da Disciplina de Física

  • Distinção entre currículo e programa.

  • Currículo semi-flexível.

  • Aspectos a ter em conta para preparar o currículo. A organização das situações de formação. Aspectos específicos a ter em conta: alunos e o meio envolvente, conceitos chave e as suas relações, recursos, actividades de ensino, actividades de aprendizagem. Os pontos chave de uma planificação, distinção entre papel do professor e dos alunos

4. METODOLOGIAS DE INVESTIGAÇÃO NO ENSINO DA FÍSICA (2 semanas)

  • Metodologias qualitativas e quantitativas. Conceitos básicos. Critérios de qualidade da investigação.

III - Metodologia de Trabalho

As aulas teóricas, teórico-práticas e práticas estão em estreita relação entre si.

O conjunto das aulas está centrado em actividades desenvolvidas pelos formandos e que serão objecto de teorização, sistematização e extensão.

As actividades a desenvolver em cada unidade serão de cinco tipos:

a) Actividades de leitura crítica de artigos de investigação ou outro tipo de textos;

b) Actividades de análise de registos de aulas (fichas de problema, testes, protocolos experimentais, registos audio);

c) Actividades de produção (textos, resolução de problemas, formulação de problemas, trabalho experimental, concepção de situações de ensino-aprendizagem);

d) Actividades de análise de recursos educativos (manuais, programas oficiais, vídeos, software educativo, sites da internet);

e) Actividades de comunicação.

Nesta cadeira os alunos são convidados a trabalhar em grupos de 2 a 3 pessoas, sendo de realçar, no entanto, que será salvaguardada a contribuição individual de cada aluno.

Trabalhos de aprofundamento e síntese.

Ao longo do semestre os alunos, em grupos de 2, elaboram os seguintes trabalhos de aprofundamento e síntese:

A) Efectuar uma pesquisa sobre uma situação do dia-a-dia (notícia, objecto tecnológico, observações, visitas...) formulando um problema e abordando-o experimentalmente com vista a modelizar a situação física e estender o modelo a mais situações.

B) Resolver um problema proposto, de entre uma lista de problemas fornecida previamente.

C) Conceber uma situação de ensino-aprendizagem, enquadrando-a na unidade e apresentando uma justificação teórica para as escolhas feitas.

D) Síntese teórica sobre uma tema fornecido previamente, feito individualmente.

IV - Avaliação

A avaliação será feita a partir dos 4 trabalhos referidos na metodologia de trabalho. Os pares de formandos em cada trabalho serão diferentes nos outros trabalhos (excepto para o trabalho D que é individual). Cada trabalho será apresentado na forma escrita e oralmente aos restantes colegas. A avaliação pondera a apresentação escrita e a apresentação oral. Em alternativa o trabalho D poderá ser substituído por um teste escrito. A nota será a média aritmética dos 4 trabalhos.

Como segunda oportunidade será realizado um teste escrito. A nota obtida neste será ponderada com a nota obtida nos trabalhos A, B e C para a classificação final.

V - Bibliografia

  • Abreu, M.C.; Matias, L.; Peralta, L.F. (1994) Física experimental. Lisboa. Presença.

  • Alonso, M.; Finn, E. (1999) Física. Addison-Wesley.

  • Astolfi, J.-P., Darot, E., Ginsburger-Vogel, Y., Toussaint, J. (2000) Práticas de Formação em Didáctica das Ciências. Lisboa: Instituto Piaget.

  • Bachelard, G. (1971) A Epistemologia. Lisboa. Edições 70

  • Bloomfield, L. (2000) How things work: the physics of everyday life. John Wiley & Sons

  • Bogdan, R., Biklen, S. (1994) Investigação qualitativa em Educação. Porto. Porto Editora.

  • Boisclair, G.; Pagé, J. (1992) Guide des sciences expérimentales. Ottawa. Éditions du Renouveau Pédagogique.

  • Bunge, M. (1973) Filosofia da Física. Lisboa. Edições 70

  • Carmo, H., Ferreira, M. (1998) Metodologia da investigação. Lisboa: Universidade Aberta.

  • d'Hainaut, L. (      ) Educação - Dos fins aos objectivos. Coimbra. Livraria Almedina

  • Driver, R.; Guesne, E.; Tiberghien, A. (1985) Ideas científicas en la  infância Y la adolescencia (trad. Mangano) Madrid. Ediciones Morata, SA.

  • Dumas-Carré, A. (1997) Rénover les activités de résolution de problèmes en Physique. Paris. Armand Colin.

  • Feensham, P. J., Gunstone, R. F., White, R. T. (Eds.) (1994) The content of Science. London. Flamer.

  • Fourez, G. (1996) La construction des Sciences (3ª Ed.). Bruxelles. De Boeck.

  • Gaonac’h, D. and Golder, C. (eds) (1995) Manuel de Psychologie pour l’Enseignement (Paris, Hachette Éducation).

  • Grégoire, J. (Ed.) (1996) Évaluer les apprentissages. Paris : De Boeck Université.

  • Hodson, D. (1998) Teaching and learning Science towards a personalized approach. Buckingham: Open University Press.

  • Le Strat, S. (1990) Epistémologie des sciences physiques. Paris. Nathan.

  • Lemeignam, G.; Weil-Barais, A. (1993) Construire des concepts en Physique. Paris Hachette Éducation

  • Lopes, J. B. (1994) Resolução de problemas em Física e Química - Um modelo para estratégias de ensino-aprendizagem. Lisboa. Texto Editora.

  • Lopes, J. B. (2001) Processos e Entidades Envolvidos na Aprendizagem de Física. Aveiro. Universidade de Aveiro.

  • Lopes, J. B.; et al. (2000) Promover o Desenvolvimento Conceptual em Física através do Trabalho Experimental. Vila Real. UTAD.

  • Marschall, C., Rossman, G. (1994) Designing qualitative research. London: Sage publications.

  • Neto, A. J. (1998) Resolução de problemas em Física. Lisboa. I.I.E.

  • Santos, E. (1991) Mudança conceptual na sala de aula. Lisboa. Livros horizonte.

  • Silva, A. A. (1999) Didáctica da Física. Porto. Edições Asa.

  • Tiberghien, A., Jossem, E., Barojas, J. (1998) Connecting Research in Physics Education with Teacher Education. International Commission on Physics Education. (www.physics.ohio-state.edu/~jossem/ICPE/TOC.html)

  • Toussaint, J. (cord) (1996) Didactique appliquée de la Physique-Chimie. Paris. Nathan.

  • Van der Marem, J.-M. (1995) Méthodes de recherche pour l’éducation. Bruxelles : De Boeck Université.

  • Wellington, J. et al. (1994) Secondary Science. Contemporary Issues and Practical Approaches. London. Routledge.

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Webmaster: Joaquim Anacleto        Última actualização: 12 Set 2004