A presente proposta para o mestrado buscou desenvolver e aplicar uma Unidade de Ensino Potencialmente Significativa (UEPS) para o estudo dos choques mecânicos utilizando um aparato experimental muito interessante e desafiador, conhecido como Canhão de Gauss. Com tal UEPS, que foi aplicada numa turma de alunos do 1º do ensino médio de uma escola particular do Recife, buscamos ensinar, de forma lúdica e significativa, os conteúdos relativos aos estudos dos choques mecânicos e do magnetismo, valorizando o aprendizado de conceitos como atração magnética, choques mecânicos, velocidade, princípios da conservação da energia e da conservação do momento linear. As atividades experimentais foram organizadas de forma ordenada, estruturada e articulada com os assuntos vistos em sala de aula, com a finalidade de observar, a partir da experimentação, o processo de aprendizagem dos conceitos envolvidos. Ao estudar com base em uma UEPS, que representa uma forma de organizar, metodologicamente, de forma sequencial, a execução de uma atividade, o estudante pode desfrutar de uma série de benefícios como: um ambiente seguro e organizado, dessa maneira pode reduzir muito os aspectos ligados à ansiedade, além de se preparar para dialogar sobre diversos temas. Isso demostra um aprendizado cada vez mais bem orientado, valorizando a criatividade, a imaginação e o engajamento entre os alunos. Como forma de levantar dados a respeito da eficácia do produto educacional, aplicamos questionários antes e após o desenvolvimento da UEPS. A análise de tais questionários apontou para o avanço no processo de aprendizagem dos conceitos relativos às colisões mecânicas, em especial no entendimento das características vetoriais das interações, a relação entre as velocidades antes e depois dos choques na caracterização do tipo de choque, o cálculo da velocidade e da energia cinética por meio do momento linear. A experiência vivenciada apontou ainda que o conhecimento prévio é fundamental na obtenção de ideias novas, pois permite que os estudantes construam conhecimento científico e desenvolvam habilidades.

O desenvolvimento da aprendizagem de cunho significativo, no campo das ciências da natureza, (Biologia, Física, Química e Matemática), na atualidade é uma necessidade, mas ao mesmo tempo é um desafio para nós professores. Em uma sociedade em constante mudança, marcada pelos avanços científicos e tecnológicos, a literatura científica vem demonstrando que a alfabetização científica do cidadão é cada vez mais necessária, mas por outro lado, essas disciplinas enfrentam obstáculos como preconceito, no que diz respeito a falta de base matemática e deficiência na interpretação de texto para a compreensão das situações-problema envolvidos, muitas vezes enraizado nos estudantes, sendo passado muitas vezes pelos familiares. Além disso, os professores enfrentam a dificuldade na assimilação dos conteúdos científicos, por parte dos alunos, que costumam exigir um certo grau de abstração, e ainda a dificuldade de atrair o interesse dos alunos para os conteúdos de ciências, fatores esses que podem estar relacionados com a escassez de profissionais nas áreas científicas. Diante disso, é essencial que tenhamos um olhar mais atento e objetivo para a sala de aula e para nossos estudantes. Esse trabalho foi realizado com uma turma de 1o ano do Novo Ensino Médio de uma escola pública do estado de Pernambuco, o qual se estendeu do final do ano de 2023 a meados de 2024, isto é, já com a mesma turma cursando o 2o ano do ensino médio. Essa escola fica localizada na cidade de Jaboatão dos Guararapes, região metropolitana da capital Recife. Com o objetivo de encontrar alternativas para os problemas enfrentados por professores de Física na abordagem dos conteúdos em sala de aula, realizamos uma investigação na escola, no sentido de contribuir com os docentes da respectiva área do conhecimento e de áreas afins, e com estudantes de escolas públicas e privadas de ensino médio. Assim, usando como produto educacional o relógio de sol para a determinação da velocidade de rotação da Terra, o qual foi confeccionado, a partir de materiais de baixo custo e de fácil aquisição, pelos grupos dos estudantes, durante oficina onde houve interação e mediação entre os participantes dos grupos, entre cada grupo e entre os grupos e o professor, os quais – relógios de sol - foram utilizados para determinar a velocidade de rotação da Terra. Para a realização desse trabalho adotamos como metodologia a Sequência de Ensino Investigativa (SEI), tendo como um dos objetivos pesquisar o que seria viável, dentro do campo do conhecimento, para determinar a velocidade de rotação da Terra fazendo uso de um relógio de sol. Apoiado na teoria da mediação de Lev S. Vygotsky, isto é, o socio construtivismo para nos auxiliar nesse trabalho, com o objetivo de haver uma interação social entre os estudantes. Assim, diante dos resultados obtidos, foi possível avaliar qualitativamente e de forma positiva o desenvolvimento da aprendizagem de parcela significativa de estudantes a partir de seus conhecimentos prévios, o que para Vygotsky ele chama de zona de conhecimento real para uma zona de desenvolvimento proximal (ZDP), zona esta onde ocorreu o processo da aprendizagem que é a distância existente entre aquilo que o indivíduo já sabe, isto é, o seu conhecimento real e, aquilo que ele tem potencialidade de aprender com o auxílio de um colega da sala ou com o professor.

O trabalho que sucede apresenta uma possibilidade de metodologia voltada para o Ensino de Física que pode ser aplicado com alunos desde o Ensino Fundamental Anos Finais (EFAF) até o Ensino Médio (EM) no contexto de sala de aula com o objetivo de solidificar as bases dos conhecimentos fundamentais acerca da hidrostática. Para a construção de uma Aprendizagem Significativa, o uso de metodologias ativas é aplicado no desenvolvimento deste trabalho, mais especificamente a Sequência de Ensino por Investigação (SEI). O estudo foi realizado com turmas do 8° e 9 ° anos do Ensino Fundamental em diferentes instituições de ensino, ambas da rede particular, no estado de Pernambuco. O processo de aplicação do produto educacional se deu em quatro etapas onde na primeira delas se apresentou o kit experimental e se possibilitou que os estudantes realizassem observações e medições. Em seguida, na segunda etapa houve um momento de troca de informação entre os estudantes acerca de suas observações e conhecimentos prévios. Na terceira etapa, houve a formalização dos conceitos de densidade e massa específica. Por fim a última de caráter avaliativo. É importante salientar que em cada etapa os estudantes responderam a um respectivo questionário. O kit experimental utilizado nos procedimentos é composto por 6 cubos de PLA (ácido polilático, um termoplástico biodegradável utilizado na impressão 3D, material do qual os cubos são feitos), régua de 30cm, béquer graduado e balança de precisão. Todo o kit tem um baixo custo e pode ser aplicado a grupos de 4 a 10 estudantes. Os estudantes participantes da atividade não possuíam contato prévio com os conceitos abordados no presente trabalho, e após a realização das aplicações dos sucessivos questionários, pode-se observar uma crescente convergência para a compreensão do tema por parte significativa dos participantes, principalmente se utilizado de forma continua e com o tempo adequado para cada grupo.

O Movimento Oblíquo, conteúdo presente na Base Nacional Comum Curricular, é considerado um conteúdo difícil devido ao seu tratamento matemático envolvendo relações trigonométricas, funções de primeiro e segundo grau. De forma a facilitar o processo ensino-aprendizagem desse tema, desenvolveu-se uma sequência didática baseada nas teorias educacionais desenvolvidas por Jean Piaget e Lev Vygotsky e nas práticas educacionais da Aprendizagem Baseada em Projetos, Ensino por Investigação e Gamificação. O projeto, aplicado em turmas do 9º ano do Ensino Fundamental II, contemplou cinco momentos pedagógicos, envolvendo debates, experimentos e a leitura e debate de um hipertexto, material digital desenvolvido como produto educacional. Observou-se, durante a sequência, engajamento dos estudantes, que demonstraram interesse pela investigação científica. A experiência contribuiu para antecipar conteúdos do Ensino Médio e evidenciou que metodologias ativas podem tornar o ensino de Física mais contextualizado, significativo e estimulante para os alunos.

Esta dissertação apresenta um produto educacional que teve como finalidade contribuir para o ensino da Física Moderna e Contemporânea, utilizando recursos tecnológicos. O uso de ferramentas inovadoras tem se tornado fundamentais no contexto escolar. Assim, incluir tecnologias que fazem parte do cotidiano dos alunos, nas práticas pedagógicas, no ensino de Física, trazem inúmeros benefícios, como um aprendizado dinâmico e mais próximo da realidade deles. Nessa linha de ideias, o principal objetivo foi analisar as contribuições de uma proposta metodológica, utilizando os modelos de Sala de Aula Invertida e Rotação por Estações, juntamente com os recursos tecnológicos, Arduino e o aplicativo MIT App Inventor, na determinação experimental da constante de Planck com estudantes do ensino médio. Para isso, escolhemos uma Escola de Referência em Ensino Médio, localizada na Mata Norte de Pernambuco, e uma turma de 3º ano do Antigo Ensino Médio, antes da reforma do Novo Ensino Médio.  Escolhemos duas metodologias que fazem parte do ensino híbrido, sendo elas, Sala de Aula Invertida e Rotação por Estações, pois consideramos que ambas uniram as ideias de fazer com que os alunos sejam protagonistas de seu conhecimento e, trabalhar com tecnologias com atividades digitais e não digitais, como: celular, Arduino, sensores, questionários e roteiro experimental. Utilizamos como embasamento teórico as ideias de Lev Vygotsky, especialmente nos seus conceitos de Zona de Desenvolvimento Proximal e, suas contribuições para o ensino de Física. Fizemos uma análise dos resultados de forma qualitativa, em que os dados coletados foram interpretados com base nas aplicações das Estações. Concluímos que as práticas propostas nas Estações, juntamente com o aparato experimental e o aplicativo do MIT App Inventor facilitaram e proporcionaram muitos momentos de participação dos alunos, construção de conhecimentos, além da produtividade obtida nos momentos das Estações, podendo ser uma ótima ferramenta para o uso de professores de Física e ajudar no processo de ensino e aprendizagem dos alunos.

Embora a Física seja uma disciplina de base experimental, com vasta conexão com a
realidade que cerca os estudantes, o Ensino de Física ainda necessita incorporar esses
dois aspectos no cotidiano da sala de aula. Nessa dissertação, apresentamos uma proposta
de uso de simulações computacionais com a intenção de aproximar o conteúdo teórico
da fenomenologia que aquele pretende descrever. A nossa proposta, baseada na Anna
Maria de Carvalho, explora situações-problema para promover uma aprendizagem sig-
nificativa e busca despertar nos estudantes uma postura ativa através do uso de uma
ferramenta que permite a aprendizagem por investigação e a realização de demonstrações
investigativas. O Produto Educacional, resultante, consiste em uma sequência didática
sobre óptica geométrica, composta por um conjunto de aulas a serem apresentadas na
plataforma GlowScript. Além disso, o Produto Educacional introduz o leitor à linguagem
de programação Python e ao ambiente GlowScript. O objetivo é fornecer um ambiente
interativo que engaje os estudantes do Ensino Médio em uma aprendizagem ativa de
Física. Enfatizamos a associação entre a sala de aula e o uso de computadores como um
recurso enriquecedor e potencializador no processo de ensino e aprendizagem. O ambiente
GlowScript permite o desenvolvimento de múltiplas funções diretamente no navegador,
com o uso do módulo Vpython para criar e manipular figuras/objetos tridimensionais de
maneira simples, além de traçar gráficos de funções e desenhar curvas. Isso possibilita criar
animações de fenômenos físicos a partir da solução das equações básicas que governam a
evolução temporal das grandezas que descrevem o comportamento do sistema. O código
desenvolvido foi pensado para permitir que o usuário interaja com a simulação, modificando
os parâmetros, as condições iniciais, ou até mesmo reescrevendo-o.

Este trabalho apresenta uma proposta metodológica baseada nos Três Momentos Pedagógicos (3MP), que visa ser um material auxiliar para o processo de ensino e aprendizagem das leis de Newton, com vistas a auxiliar o professor na construção de uma aprendizagem significativa, fazendo com que o aluno deixe o estado de passividade, e torne-se agente construtor de seu conhecimento. A finalidade da proposta, como produto educacional, é contribuir para o ensino de Física, utilizando a análise e discussão de situações do cotidiano para a compreensão de conceitos, leis e relações da Física com o mundo cada vez mais moderno. A dinâmica dos 3MP foi inicialmente apresentada por Delizoicov, vinculada a uma temática central, estruturada em termos da Problematização inicial; Organização do conhecimento e Aplicação do conhecimento. O principal objetivo deste estudo foi analisar as contribuições da abordagem 3MP durante o processo de ensino e aprendizagem das leis de Newton, com alunos do ensino médio. Buscamos também identificar os conhecimentos prévios dos alunos sobre as leis de Newton aplicadas à situações do dia a dia. Para alcançar os objetivos pretendidos, teve como referencial teórico a Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel, que indica a relevância de uma correlação cognitiva entre conhecimentos novos e conhecimentos prévios, e a vontade de aprender pelo aprendiz. A metodologia embasada nos 3MP foi aplicada numa turma de alunos do ensino médio, de uma escola pública, localizada no município de Barreiros/PE. Os 3MP foram estruturados, contemplando na Problematização inicial: apresentação de tirinhas de Física e imagens com arguições orais de situações problematizadoras; Organização do conhecimento: intervenção didática do professor com a abordagem das leis de Newton e de situações do dia a dia, e na Aplicação do conhecimento: sistematização do conhecimento a partir de atividades práticas, e discussão das atividades vivenciadas. Nos 3MP houve a aplicação de questionários. Os resultados mostraram que a metodologia dos 3MP pode ser uma excelente ferramenta para o processo de ensino aprendizagem, oportunizando uma aprendizagem significativa.

Este trabalho apresenta a construção de um produto educacional que resulta de uma pesquisa concretizada no chão da escola no âmbito do “Mestrado Profissional em Ensino de Física” - polo Recife. O autor do presente trabalho é professor de Física que atua na rede pública de ensino em Pernambuco, e também graduado em Licenciatura Plena em Física pela UFRPE. O objetivo principal é servir de suporte e de inspiração para professores de Física que desejam ensinar física, mais especificamente Eletrodinâmica de uma forma exploratória, investigativa e ao mesmo tempo com ênfase experimental. O trabalho desenvolvido propõe uma série de estratégias e instrumentos de ensino, pautado na perspectiva da aprendizagem potencialmente significativa, possibilitando que os alunos do ensino médio, compreendam de uma forma aplicada os conceitos envolvidos no fenômeno estudado. Para tanto, o trabalho aqui escrito é construído de forma a apresentar orientações para a execução das atividades junto aos alunos, sempre tendo em mente a busca por um aprendizado significativo, cooperativo e colaborativo dos alunos. Na proposta, os estudantes são incentivados a se engajarem no processo, seja por meio da observação em grupo de cada etapa do experimento em questão, como também a fazerem predições dos resultados, e inclusive de participarem de forma ativa das discussões, dialogando com seus colegas e outros grupos. A premissa principal da proposta é construir situações em que os alunos sejam desafiados a encontrar respostas ou entendimentos, baseados em conhecimentos científicos, para situações do cotidiano por meio de experimentos, que vão além da abordagem demonstrativa. Ao final da sequência de atividades, a proposta possibilita que os alunos se sintam mais capazes de construir argumentações para explicar fenômenos com base nas observações, nas discussões e respostas alcançadas.

Nos últimos tempos vários trabalhos foram elaborados com o objetivo de
aprimorar o ensino de Física no Brasil, ainda sim a realidade do ensino da Física é
burocrático no tocante às metodologias, por vezes são “instruções metodológicas” que
produzem uma alfabetização do tipo bancária. Foi pensando em uma aprendizagem
significativa que desenvolvemos este trabalho, seu intuitoé contribuir na construção de
aulas mais dinâmicas e integradoras, entre o conhecimento e a prática do estudante
dentro do seu cotidiano, e assim tornar-se um guia metodológico para o professor do
ensino básico. Motivado pela metodologia dos Três Momentos Pedagógicos (3MP), a
sequência didática foi desenvolvida com o objetivo de trabalhar a problematização
inicial, através da percepção sonora e visual com uso de vídeos e aplicativos. Nessa
sequência é apresentada a organização e aplicação do conhecimento proporcionado
pela investigação científica na percepção e manipulação dos harmônicos produzidos por
instrumentos musicais presentes no cotidiano dos estudantes e no estudo da Acústica.
Nesta investigação, foi possível observar que em diversos momentos os estudantes
demonstraram pensamento crítico, motivação, capacidade de abstração e curiosidade
epistemológica, indicando que o objetivo da intervenção foi satisfatório, pois promoveu
uma educação crítica.

A presente dissertação materializa um percurso de ensino e pesquisa, baseado na aprendizagem significativa e nas unidades de ensino potencialmente significativas, que consistiu no desenvolvimento e aplicação de um produto educacional que se utilizou de um pequeno instrumento musical, a kalimba, da família dos lamelofones, o qual se voltou para o estudo físico e musical da vibração de barras homogêneas, fixas em uma de suas extremidades. Neste percurso, os alunos puderam manipular o instrumento, refletir sobre a função das lâminas, caixa de ressonância, cavaletes, suporte e orifícios, centrando a atenção no modelo físico-matemático que relaciona a frequência fundamental de vibração de cada lâmina ao seu comprimento útil. Na sequência, refletiram sobre a relação entre a frequência e as notas musicais, a partir do entendimento da escala de 12 semitons igualmente temperados. A análise da aplicação do produto, bem como dos dados coletados, apontou para a importância do protagonismo na aprendizagem significativa, bem como para a construção de um importante subsunçor para a continuidade dos estudos em acústica, qual seja o de que a frequência de vibração de um corpo é função de suas dimensões.

O presente trabalho consiste na utilização das Unidades de Ensino Potencialmente significativas (UEPS), que se baseiam na Teoria da aprendizagem significativa de Ausubel, para o ensino do efeito fotoelétrico. Sua aplicação se deu em uma escola da rede privada em alunos do 3º ano do ensino médio que participaram de forma ativa, orientados pelo professor que mediou cada passo da UEPS. O projeto foi realizado em oito aulas sequenciais e seus resultados foram analisados em cada etapa. Seu êxito mostrou o quanto essas sequências conduzem a uma aprendizagem significativa. Por fim, um manual foi produzido com o intuito de auxiliar novos trabalhos por docentes desta área.

Atualmente uma das maiores dificuldades para obter um aprendizado consistente em escolas do ensino básico é a falta de conexão dos conteúdos com o cotidiano dos discentes. Um dos seus efeitos mais danoso é o desinteresse por parte dos alunos. Este e outros problemas atingem de forma bastante significativa os professores de Física no ensino médio. Os conteúdos são trabalhados descontextualizados, distantes dos anseios e realidades da comunidade escolar, tendo impacto em várias áreas da sociedade. Resultando em um aprendizado deficiente e formação de uma mão de obra desqualificada. Outro fator importante dessa equação é a desestruturação dos ambientes escolares que não acompanharam a velocidade das inovações tecnológicas ocorridas, mostrando-se cada vez mais desconectada da realidade dos alunos. Neste cenário, utilizar ferramentas disponibilizadas ou desenvolvê-las, por exemplo, demonstração de baixo custo constitui uma saída possível criando uma conexão entre o conteúdo ministrado, o cotidiano dos alunos e as necessidades de aprendizado. O presente trabalho utiliza equipamentos da robótica educacional disponível na escola e materiais reutilizados para produção de material para demonstração dos conteúdosrelacionados a movimento circular e momento angular, conteúdos da Dinâmica de Rotação, como estratégia para facilitar e estimular processo ensino aprendizagem. Foi desenvolvido então, um produto educacional constituído de instrumentos para visualização dos conceitos. Com uso deste o discente terá oportunidade de observar o passo a passo das demonstrações realizadas através de fotos e vídeos. A pesquisa foi com alunos oriundos do segundo ano em 2020 que estão cursando o terceiro ano do Ensino Médio em 2021da escola de referência em ensino médio José Manoel de Queiroz, no município do Paulista. Foram montados instrumentos pensados e desenvolvidos para o tema abordado, adaptadas de montagens presentes nos manuais do kit LEGO Mindstorms NXT 9797 tendo como base didático-pedagógica a teoria da Aprendizagem cumulativa de Gagné, o construtivismo de Piaget e o sócio interacionismo de Vygotsk. Os alunos responderam ao pré e ao pós-teste para avaliação do ganho na aprendizagem sobre o assunto abordado e participaram de atividades virtuais que possibilitaram aprendizado sobre o conteúdo.

Este trabalho apresenta uma sequência didática desenvolvida para compreensão do conceito de ressonância por parte dos estudantes que irão realizar as atividades baseadas na teoria de aprendizagem significativa de David Ausubel, por meio de organizadores avançados em processos investigativos. O professor mediador determina o nível de investigação pelos roteiros das atividades e pelas intervenções durante as discussões e compartilhamento de resultados por parte dos alunos. Os resultados surgem ao final de cada momento pedagógico, ancorando conceitos prévios, construindo conceitos novos e os tornando consistentes. O mapa conceitual presente no trabalho dá a diretriz dos objetivos da intervenção que está dividida em três momentos pedagógicos. Cada momento foi aplicado baseado em diferentes etapas da aprendizagem significativa. Foram utilizados organizadores avançados como ancoragem no primeiro momento, aprendizagem combinatória no segundo momento e aprendizagem subordinada no terceiro momento da aula. A sequência foi aplicada a uma turma de primeiro ano do ensino médio e se apresenta como um modelo para demais fenômenos que podem servir como motes para o ensino de física. A ideia é que o estudante desenvolva habilidades para entender o universo em que vive sem ter o pleno conhecimento das áreas abordadas pelo fenômeno escolhido como objeto de estudo.