Dificuldades e avanços no domínio do campo conceitual da modelagem didático-científica : um estudo de caso em uma disciplina de física experimental

Abstract

A concepção de que os modelos científicos são mediadores entre teoria e realidade orienta muitos dos trabalhos que têm enfoque na modelagem científica no ensino de Ciências. Defende-se que os estudantes precisam ser envolvidos com atividades de modelagem para que possam vincular os conhecimentos científicos com eventos reais. Neste artigo, a metodologia de Episódios de Modelagem é empregada para delinear e conduzir atividades experimentais sobre oscilações mecânicas, fluidos e termodinâmica. Fundamentado na Modelagem Didático-Científica, assume-se que existe um campo conceitual subjacente aos campos conceituais da Física que engloba situações, esquemas de ação e invariantes operatórios especificamente relacionados com a modelagem científica em contextos de ensino-aprendizagem. Os resultados das atividades são avaliados em termos: das atitudes dos estudantes frente às atividades experimentais; das suas concepções sobre conceitos relacionados com o processo de modelagem científica, focando-se principalmente em conceitos próprios do fazer experimental; e nos seus avanços e dificuldades relacionados com a construção, uso e validação de modelos didáticos-científicos para enfrentar situações experimentais. Os principais resultados deste estudo de caso mostram que os Episódios de Modelagem contribuíram para que os estudantes: i) construíssem atitudes mais positivas em relação a atividades experimentais; e ii) se defrontassem com situações que demandam a mobilização de conceitos e esquemas de ação relacionados ao campo conceitual da modelagem didático-científica. Apesar disso, os estudantes tiveram dificuldades em situações de modelagem, tanto em relação ao conhecimento predicativo, quanto operatório, necessários para concluir os Episódios de Modelagem. Esses resultados evidenciam que os Episódios de Modelagem se constituem em uma metodologia promissora para que os estudantes solucionem situações-problemas relacionadas ao trabalho experimental por meio da modelagem didático-científica. Contudo, para que efetivamente se tornem competentes para construir, explorar e validar modelos científicos, situações de modelagem devem permear todo o currículo dos cursos de Física.

Many researchers argue that scientific models are mediators between theories and reality. They endorse that students need, somehow, to be involved in modeling-based activities to bridge the gap between scientific knowledge and the real world. In this article, it is reported a research based on this approach. It is part of a set of studies that evaluate the difficulties and advances of physics’ undergraduate students in situations that demand the construction, use and validation of scientific models. It is employed the Modeling Episodes methodology to design and conduct experimental activities about mechanical oscillations, fluids, and thermodynamics. Grounded on the Didactic-Scientific Modeling framework, it supported the idea that a scientific modeling process in physics can be seen as a conceptual field underlying the domain of specific conceptual fields of this science. It was evaluated the influence of the Modeling Episodes conducted on: the attitudes of undergraduate physics majors toward laboratory class; their understanding about concepts related to the process of scientific modeling, mainly on specific concepts about experimental work; and their advancement and difficulties to face experimental situations related to the construction, application and validation of didactic-scientific models. The main results showed that Modeling Episodes helped the students to: i) develop positive attitudes towards experimental activities; ii) deal with situations that demand concepts and action schemes related to conceptual field of didactic-scientific modeling. However, the students struggled to finish the Modeling Episodes due the lack of predicative and operative knowledge. These results show that modeling activities must permeate the entire curriculum of physics courses for students to become experts to construct, explore and validate scientific models.