Um estudo exploratório sobre atividades investigativas com enfoque no processo de medição no ensino fundamental

Abstract

O processo de medição é apontado por pesquisadores e documentos oficiais como um dos temas mais importantes ao ensino de Ciências. O enfoque nesse processo em anos iniciais da escolarização, por exemplo, pode favorecer o amadurecimento das concepções dos estudantes sobre a natureza e a construção do conhecimento científico, assim como na construção de habilidades de coleta e análise de dados experimentais. Indo ao encontro dessa perspectiva, é relatada nesta dissertação uma investigação sobre o ensino de Física com enfoque no processo de medição científica no Ensino Fundamental. Pautada na versão expandida da Modelagem Didático-Científica (MDC+), de Heidemann, Araujo e Veit, a pesquisa foi fundamentada na noção de que a modelagem científica constitui um campo conceitual subjacente aos campos conceituais da Física, e de que o conceito de medição científica pertence a esse campo. As seguintes questões de pesquisa foram respondidas: i) Como atividades fundamentadas na Modelagem Didático-Científica contribuíram para que os estudantes de Ensino Fundamental ampliassem seus domínios do campo conceitual da modelagem, especificamente evoluindo em seus conhecimentos relacionados com o conceito de medição científica? ii) Como situações do campo conceitual da MDC+ particularmente relacionadas com o conceito de medição científica contribuíram para que os estudantes evoluíssem em suas concepções epistemológicas? Foram delineadas e implementadas quatro atividades (nove horasaula) que enfocam a medição de diferentes grandezas, explorando diversos conceitos da modelagem científica, mas especialmente o conceito de medição. Apesar de não ter sido oportunizado aos estudantes a coleta de dados, em função das restrições impostas pela pandemia de COVID-19, todas as atividades envolveram problemas instigantes que demandam análises de conjuntos de dados experimentais. Foi realizado um estudo de caso de natureza exploratória, na acepção de Yin, cuja unidade de análise foi uma turma de sétimo ano de uma escola particular de Caxias do Sul (RS). Como fontes de evidência, utilizamos gravações das aulas lecionadas, diário de bordo da pesquisadora, respostas dos estudantes a quatro tarefas realizadas em horário extraclasse, e gravações de entrevistas semiestruturadas. Pudemos concluir que: i) os estudantes alcançaram avanços moderados em seus domínios do campo conceitual da modelagem, principalmente a partir da vinculação do processo de medição o conceito de média, mas demonstraram dificuldades para compreender o sentido e o significado das incertezas de medições; ii) as situações abordadas pelos estudantes contribuíram para que eles amadurecessem em suas concepções epistemológicas, particularmente em suas noções sobre a natureza e construção do conhecimento científico.

The measurement process is pointed out as one of the most important themes for Science education by research and official documents. The focus on the process of scientific measurement in basic education, for example, can favor the maturation of students' conceptions about the nature and construction of scientific knowledge, in addition to building the analysis skills and the nature of experimental data. In line with this perspective, an investigation is reported on the teaching of physics with a focus on the process of scientific measurement in elementary school. Grounded on the expanded version of Didactic-Scientific Modeling (CDM+), by Heidemann, Araujo and Veit, the research was based on the notion that scientific modeling constitutes a conceptual field underlying the conceptual fields of Physics, and that the concept of scientific measurement belongs to that field. The following research questions were answered: i) How activities based on DidaticScientific Modeling can help elementary school students expand their domains in the conceptual field of modeling, specifically their knowledge related to the concept of scientific measurement? ii) How do the situations in the conceptual field of CDM+ particularly related to the concept of scientific measurement contribute to their epistemological conceptions? To conduct the investigation, a didactic sequence was designed with four activities that focus on the measurement of different magnitudes, exploring concepts of scientific modeling, but especially the concept of scientific measurement. Although the students were given the opportunity to collect data, depending on the circumstances of experimental data, all activities were interfered by COVID-19 provoked problems that prohibit the collection of experimental datasets. A case study of an exploratory nature was carried out, in the sense of Yin, whose unit of analysis was a seventh grade class from a private school in Caxias do Sul, Brazil. A case study of an exploratory nature was carried out, in the sense of Yin, whose unit of analysis was a seventh grade class from a private school in Caxias do Sul, Brazil. As research instruments, we used the record of the classes, the researcher logbook carried out daily, students answers for four extraclass activities and the record from semi-structured interviews. In conclusion, we point out that: i) students achieved moderate advances in their domains of the conceptual field of modeling, mainly from the linking of the measurement process with statistical procedures related to the concept of averaging, but they demonstrated difficulties in understanding the meaning and significance of measurement uncertainties; ii) the situations addressed by the students contributed for them to mature in epistemological conceptions, particularly notions about the nature and construction of scientific knowledge.