Search

Dissertação de mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química), O objetivo desta dissertação é criar um conjunto de protocolos experimentais facilmente aplicados em situação de aula laboratorial. Os trabalhos propostos estão adequados aos objetivos pedagógicos da disciplina de Física e Química A do 11º ano do Ensino Secundário, podendo algumas destas experiências ser adaptadas e desenvolvidas na disciplina de Ciências Físico-Químicas do 3º Ciclo do Ensino Básico. O tema sobre o qual incidem os trabalhos é a água, sendo proposto o estudo de algumas características físicas como cor, turbidez e condutividade e químicas como acidez, alcalinidade e dureza. É também proposto um trabalho que permite aos alunos, através da análise do Diário da Republica (Decreto-Lei nº 306/2007 de 27 de agosto), conhecer alguma da legislação portuguesa relativa à qualidade da água para consumo humano. Através de um simples olhar não é possível saber se uma dada água é ou não própria para consumo. A determinação de parâmetros físico-químicos tais como pH, condutividade, turbidez, cor, dureza, alcalinidade, entre outros, em água é fundamental para detetar alterações ou para determinar padrões de qualidade, e a partir dessas análises adotar medidas de correção de modo a manter a potabilidade das águas. O conhecimento dos vários parâmetros físicoquímicos da água constitui uma ferramenta importante para benefício da população no controle da poluição e de proteção do ambiente. O contacto dos jovens com o tipo de atividades propostas neste trabalho, reforça neles a importância de adotarem comportamentos responsáveis para possuirem, no presente e no futuro, melhores condições de vida. Para testar o conjunto de atividades foi selecionado um conjunto de seis águas de origens diferentes. Os resultados obtidos para as amostras testadas encontram-se descritos e foram discutidos de acordo com os objetivos definidos para estas atividades., The objective of this dissertation is to create a set of experimental protocols which may be easily applied in a specific situation of a laboratorial lesson. The activities proposed are within the pedagogic objectives of the subject of Physics and Chemistry A of the 11th year – secondary school. Some of these experiments may be adapted to and developed within the ambit of the subject of Physics and Chemistry of the third cycle of basic school. The subject of these experiments is water. It is proposed the study of some of its physical characteristics, such as colour, turbidity and conductivity; and chemical, as acidity, alkalinity and hardness. It is also proposed an assignment that will allow the students, through the analysis of “Diário da Republica” (Act nº 306/2007 of August the 27th), to acknowledge some of the Portuguese legislation related to the quality of water for human consumption. It is not possible to know whether a certain water sample is suitable for human consumption through a mere glance at it. Determining physical and chemical parameters, such as pH, conductivity, turbidity, colour , hardness, alkalinity, among others, in the water is paramount to detect changes or determine quality patterns, and, from those analysis, to take corrective measures so as to keep the potable characteristics of the water. The knowledge of the several physical and chemical parameters of the water is an important tool for the benefit of the population, regarding pollution control and protection of the environment. Young people’s contact with the sort of the activities proposed in this essay reinforces the relevance of young people’s adoption of responsible behaviours so that they may have better living conditions in the future. In order to test this set of activities, we have selected a set of six different samples of water from different origins. The results for the tested samples are described and were discussed according to the objectives defined for these activities.

Relatório de atividade profissional de mestrado em Ciências - Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química)

Relatório de mestrado em Ciências - Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química)

Dissertação de mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química), Esta dissertação assenta na necessidade de refletir acerca da prática profissional enquanto docente de Físico-Química. Efetua-se a análise da implementação, em sala de aula, de atividades experimentais no âmbito da Física, no 4.º ano de escolaridade do 1.º ciclo do Ensino Básico, sustentada na investigação numa perspetiva Inquiry Based Science Education (IBSE). Apresenta-se uma metodologia de ensino das Ciências baseada na investigação, identificando problemas que nos incitam a pesquisar, debater, explorar, experimentar, observar, concluir e comunicar. É avaliado o seu contributo para o aumento da literacia científica, autonomia, criatividade e desenvolvimento integral de cidadãos ativos críticos e responsáveis. Este estudo resulta de uma intervenção pedagógica onde o docente assume um papel de orientador, acompanhando os procedimentos, discutindo e incutindo os conceitos científicos que pretende que os seus discentes assimilem. O tema escolhido foi - o Ar, partindo da sua existência e percorrendo algumas das suas caraterísticas, uma vez que é muito fácil abstrairmo-nos da sua existência, por ser invisível, embora dependamos dele para sobreviver. A qualidade do ar, relacionada com a poluição atmosférica, integra os conteúdos abordados na disciplina de Estudo do Meio, nos 3.º e 4.º anos de escolaridade do 1.º ciclo, o que também foi determinante para a escolha deste tema. Este estudo desenhado para alunos do 4.º ano de escolaridade do 1.º ciclo do Ensino Básico, teve uma dupla função: - sensibilizar os alunos para as atividades experimentais numa perspetiva IBSE, através da realização de experiências elementares, mais viáveis concetualmente e mais desafiadores para a resolução de problemas que envolvem o quotidiano; - consciencializar o docente, indicando-lhe outra perspetiva do que deve ser o trabalho prático e a sua atividade letiva, refletindo, com o intuito de a ajustar e renovar., This dissertation is based on the need to reflect on professional practice as a teacher of Physics and Chemistry. The execution of experimental activities in the classroom is analysed in the context of Physics, in the 4th grade (Basic Learning Cycle) of Elementary School, and sustained on an Inquiry Based Science Education (IBSE) in this research. It presents a methodology of teaching science based on research, identifying problems that prompt us to research, discuss, explore, experiment, observe, conclude and report. Its contribution to the increase of scientific literacy, autonomy, creativity and integral development of critical, active and responsible citizens is assessed. This research results from a pedagogical intervention where the teacher plays a guiding role, following the procedures, discussing and promoting scientific concepts that students should assimilate. The assigned subject was - the Air, from its existence and going through some of its characteristics. It is very easy for us to abstract from its existence because it is invisible, although we depend on it for survival. The air quality, connected with air pollution, integrates the contents covered in Environmental Studies, taught in the 3rd and 4th years of Elementary School. This aspect was decisive for the choice of this topic. This study, aimed at students in the 4th grade of Elementary School, had a dual function: - make students understand the need to perform experimental activities in an IBSE perspective, by executing elementary experiments, conceptually more viable and challenging so that problems, involving everyday problems are solved; - raise teachers awareness, showing another perspective of what the practical work and its teaching should be, so there is reflection in order to adjust and renew.

Relatório de atividade profissional de mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química), O presente Relatório de Mestrado encontra-se ao abrigo do despacho RT-38 e incide sobre a minha experiência profissional enquanto docente da disciplina de Física e Química, mais concretamente no 10º ano de escolaridade. Nele, procurarei abordar essa experiência na vertente científica e pedagógica, bem como relatar a minha formação e valorização profissional. Este Relatório de Mestrado tem como objetivo dar ênfase, através da partilha de experiências, às diferentes práticas educativas, tentando promover a auto e heterorreflexão, a fim de melhorar o desempenho de cada um e de todos em geral, com o intuito último de melhorar o desenvolvimento do Processo de Ensino-aprendizagem de cada aluno (aluno como indivíduo único na diversidade). É essencial reforçar as aprendizagens e melhorar o desempenho, permitindo motivar cada um dos envolvidos constantemente e, por conseguinte, motivando os outros. Tal permitirá agilizar a própria ação formativa e fazer com que cada um sinta uma realização cada vez mais plena enquanto pessoa e profissional do Ensino. Hoje em dia, existe uma grande preocupação em promover o trabalho prático em laboratório, não só devido ao elevado interesse e motivação demonstrados pelos professores como também porque os discentes evidenciam uma forte afinidade por estas áreas, o que se tem traduzido numa contínua e crescente tendência dos mesmos para procurarem o Ensino das Ciências. O aluno não pode ser meramente um aprendiz: não pode copiar e reproduzir a realidade, mas antes deve procurar integrar os diferentes conhecimentos, completando os já existentes com os que explora de novo, reconstruindo os seus saberes e estabelecendo pontes entre as realidades vividas e as novas descobertas. Por isso, para este trabalho, foi escolhido o tema “Energia mecânica. Lei da Conservação da Energia Mecânica” que trata, no fundo, conceitos que facilmente se repercutem no nosso quotidiano. É, também, um tema que permite o desenvolvimento das atividades experimentais em laboratório. Cada vez mais, se recorre à aprendizagem pela descoberta, através da experimentação e não só ao processo de memorização, embora a memorização seja indispensável. Existe uma grande preocupação em tentar estimular a cognição do indivíduo., The present Project Report lies under the order RT-38 and focuses on my professional experience as a teacher of the discipline of Physics and Chemistry, specifically in the 10th grade of a secondary school. It is written with the attempt to approach my experience as a teacher, as far as the scientific and educational aspects are concerned, as well as the effort to report my training and professional development. This Project Report aims to emphasize and promote self-thinking, through sharing of experiences at different educational practices, in order to improve the performance of each student and everyone in class in general, with the ultimate aim of improving the process of learning of each student, considering each student as a unique soul, an individual immersed in diversity. It is essential to reinforce learning and improve performance, allowing the motivation of everyone involved constantly, which will, therefore, motivate others. This will accelerate the formative action itself and, on the other hand, promote the personal and professional fulfillment, both as a student or teacher. Currently, there is great concern in promoting the practical work in the laboratory, not only due to the high interest and motivation demonstrated by teachers but also to the strong attraction for these areas shown by our students, which has resulted in a continuous and growing group of scholars who seek the course of Science Education in the secondary level. The student cannot be merely an apprentice: he cannot copy and reproduce the reality. Each student should rather be determined to integrate the different types of knowledge, complementing the existing one with new experiences of exploring the reality, rebuilding their knowledge and making connections between the everyday reality and the new discoveries. Therefore, for this project work, I chose the theme "Mechanical Energy. Law of Conservation of Mechanical Energy". It displays easily concepts that have an impact on our daily lives. This is also a theme that allows the development of experimental activities in the laboratory. Increasingly, we aim effective learning through discovery, through experimentation, not just the memorization process, although memorization is also necessary. There is great determination to stimulate the individual's intellect.

Dissertação de mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química), O objetivo fundamental deste trabalho consiste na elaboração de conteúdos científicopedagógicos, relativos à unidade temática da Radiação Nuclear: Riscos e benefícios na sociedade, que possam ser utlizados na lecionação das aulas do 12º ano de escolaridade na República Democrática de Timor-Leste. No primeiro capítulo deste estudo apresenta-se, de uma maneira sintética, a forma como o ensino se encontra organizado na República Democrática de Timor Leste. Pretende-se também dar a conhecer a estrutura curricular do ensino secundário e uma breve descrição do programa da disciplina de Física do 12ºano de escolaridade. No segundo capítulo é feito um enquadramento teórico sobre os conteúdos essenciais relacionados com o tema, nomeadamente: O núcleo atómico (constituição do núcleo; número atómica e número de massa; nuclídeo; energia da ligação nuclear; estabilidade do núcleo); Radioatividade; Processos de estabilização dos núcleos radiativos: decaimento radiativo (Propriedades das emissões; Lei do decaimento radiativo, tempo de meia vida; atividade de uma amostra radioativa); Fontes naturais e artificiais de radiatividade; Efeitos biológicos da radiação; Detetores de radiação ionizante; Aplicações da radiação ionizante (na medicina; na arqueologia; na indústria) No terceiro capítulo do trabalho desenvolveram-se um conjunto de proposta de lecionação de aulas relativas ao tema incluindo ainda um teste de avaliação, visando estimular a curiosidade e facilitar o desenvolvimento de competências e conhecimentos relativos ao tema. No quarto capítulo, apresentam-se as conclusões do presente estudo., The primary goal of this work consists in the development of scientific and pedagogical contents concerning the thematic unit “Radiação Nuclear: Riscos e benefícios na sociedade”, which can be used in the teaching of the 12th schooling year in the Democratic Republic of East Timor. In the first chapter of this study it is presented, in a very briefly way, the teaching organization in the Democratic Republic of East Timor. It is also presented the curricular structure of the secondary education and a brief description of the program of 12th schooling year of Physics discipline. In the second chapter is made a theoretical framework on the essential contents related to the theme, namely: the atomic nucleus (nucleus constitution; atomic number and atomic mass number; binding energy; nucleus and nuclide; nucleus stability); Radioactivity; Stabilization processes of radioactive nuclei: radioactive decay (emission properties; Law of radioactive decay, half life time; activity of a radioactive sample); Natural and artificial sources of radioactivity; Biological effects of radiation; Ionizing radiation detectors; Applications of ionizing radiation (in medicine; in industry, in archeology;) In the third chapter it is presented a set of teaching activities and an assessment test, which aims to stimulate curiosity and facilitate the development of skills and knowledge related to the theme. In the fourth chapter, we present the conclusions of study., Objektivu fundamental ba servisu ida nee, konsiste iha elaborasaun konteudus sientífikupedagójikus ninian, relaciona ho unidade tematika, Radiação Nuclear: Riscos e benefícios na sociedade ninian, nebe bele utiliza hodi hanorin iha aulas 12º ano eskola sekundario iha Repúblika Demokrátika de Timor-Leste. Iha primeiru kapítulu estudu ida nee, apresenta, maneira ida sintetika, ho forma hanesan ensinu nebe organizadu ona iha Republika Demokratika Timor Leste ninian. Hakarak fo conhese mos kona ba estruktura kurikular enzinu sekundariu nian no esplikasaun oituan kona ba programa diciplina de Física do 12ºano de escolaridade nian. Iha kapitulu rua ninian, mak hanesan enquadramentu teóriku ida, kona ba konteúdus essencial sira relasionadu ho tema, mak tuir mai ne O núcleo atómico (constituição do núcleo; Número atómica e número de massa; nuclídeo; energia da ligação nuclear; estabilidade do núcleo); Radioatividade; Processos de estabilização dos núcleos radiativos: decaimento radiativo (Propriedades das emissões; Lei do decaimento radiativo, tempo de meia vida; atividade de uma amostra radioativa); Fontes naturais e artificiais de radiatividade; Efeitos biológicos da radiação; Detetores de radiação ionizante; Aplicações da radiação ionizante (na medicina; na arqueologia; na indústria) Iha kapitulu tolu ninian, desenvolvimentu hamutuk ho proposta nebe mak atu hanorin iha sala de aula, kona ba tema sira ne ho mos teste neba mak atu halo avaliasaun. Atu buka hatene no fasilita ho desenvolvimento competência no conhesimentu kona ba tema sira nee. Iha kapitulu hat ninian apresenta konklusaun trabalho dadaun ne ninian.

Relatório de estágio de mestrado em Ciências - Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química)

Relatório de atividade profissional de mestrado em Ciências - Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química), O presente relatório visa um estudo pormenorizado sobre um tema abordado no 10º ano do ensino secundário, a espetroscopia. Este assunto, de um modo geral, preconiza uma importância crucial no âmbito da disciplina, nomeadamente na Química. Como docente de Física e Química relevo esta investigação pela curiosidade e motivação de aprofundar os meus conhecimentos científicos. Desta forma, posso contribuir para o maior interesse e empenho dos meus discentes, uma vez que revelam muitas dificuldades em assimilar este conteúdo. Este facto deve-se sobretudo à carência das tecnologias apropriadas para a lecionação da disciplina, nas nossas escolas. Sendo a Física e Química uma disciplina experimental, se escassear a componente essencial que é a experimentação, os discentes não conseguem atingir as metas propostas. Neste trabalho saliento a espetroscopia como método físico importante no estudo quer a nível atómico, quer a nível molecular, e a sua aplicação prática no nosso quotidiano. Na outra parte deste relatório menciono as minhas funções como docente de Física e Química ao longo de treze anos de atividade profissional, fazendo uma retrospetiva das minhas preocupações e anseios na preparação diária de cada aula, independentemente do nível a lecionar. Um bom profissional preocupa-se com os seus alunos, pois são os principais protagonistas do sucesso escolar, pondo constantemente à prova a nossa capacidade pedagógica e científica. Finalizo este trabalho referindo os motivos fundamentais deste enquadramento científico e a sua mais-valia para o desempenho das minhas funções como docente de Física e Química., This report aims at a detailed study concerning a theme worked up in 10th As a Physics and Chemistry teacher this research is particularly significant due to the curiosity and motivation I feel to deepen my scientific knowledge. In this way I may intensify my students interest and commitment, bearing in mind their difficulties in learning this topic. This fact is mainly caused by the lack of the appropriate technology in our schools for the teaching of this particular theme. Since Physics and Chemistry are experimental subjects, if experimentation lacks, students will not be able to achieve their planned learning goals. grade at secondary school, namely spectroscopy. In general, this theme is extremely important in Chemistry. In this work I present spectroscopy as an important physical method in the study of matter, at an atomic or molecular level, as well as its daily practical usage. In this report, I also refer to my role as Physics and Chemistry teacher, with thirteen years of professional activity, looking back at my worries and anxieties while preparing every lesson for each corresponding level. A good professional worries about his/her students for they are the main characters of academic sucess who constantly test out our pedagogical and scientific skills. I finalize this work by referring to the fundamental reasons for this scientific framing and its surplus value for my performance as a Physics and Chemistry teacher.

Relatório de mestrado em Ciências - Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química), As transformações químicas e a revelação do azul da prússia no processo da cianotopia foi o tema escolhido para o enquadramento científico deste relatório. Desde a constituição do átomo até à Teoria do Campo Cristalino, passando pelas reações químicas que ocorrem por exposição de determinadas substâncias à luz, são abordados conceitos que sustentam a explicação para a formação das impressões em azul da prússia, nos cianótipos. Falar dos cianótipos implica também fazer referência à estrutura do azul da prússia, responsável pelas suas propriedades químicas e físicas muito interessantes, que lhe conferem diversas aplicações, não esquecendo um pouco da história da sua descoberta. No contexto deste tema é apresentada uma atividade experimental realizada com os alunos, “Cianótipo – Revelação do azul da prússia”, e uma proposta para a construção de um kit para impressão de cianótipos. Deste relatório faz ainda parte uma apresentação e reflexão sobre alguns projetos desenvolvidos no contexto escolar considerados relevantes para a atividade profissional. Refere-se, por último, a formação adquirida ao longo da carreira docente, como um contributo para o aperfeiçoamento do desempenho profissional, a nível científico e pedagógico-didático., Chemical transformations and the revelation of prussian blue in the cyanotype process was the topic chosen for the scientific framework of this report. Explanations of why prussian blue prints are formed in cyanotypes, range from the constitution of the atom to Crystal Field Theory, passing through the chemical reactions of certain substances when exposed to light. On the topic of cyanotypes, it’s also necessary to refer to the structure of prussian blue, that is responsible for its highly interesting chemical and physical properties, endowing it with various applications, and also linked to the history of its discovery. On this topic, an experimental activity that was carried out with the students is presented, "Cyanotype - Revelation of prussian blue", and a proposal for building a kit for printing cyanotypes. This report also includes a presentation and reflection on several projects developed in the school context that are considered to be of relevance for the professional activity. Finally, the report refers to the training that is received over the course of the teaching career, as a contribution to improving professional performance, at a scientific and pedagogical-didactic level.

Dissertação de mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química), As atividades experimentais contribuem para melhorar o processo de ensino-aprendizagem em Física, pois, além de proporcionarem um ambiente favorável para um ensino ativo e efetivo, permitem aos alunos a possibilidade de construírem e consolidarem os seus conhecimentos. Este trabalho tem como objetivo contribuir para a melhoria do ensino experimental da Física do 11º ano de escolaridade, propondo algumas atividades experimentais fáceis e simples de executar e que aumentem a motivação e o conhecimento dos discentes. Concretizando este objetivo, desenvolve-se um conjunto de experiências diversificadas e devidamente enquadradas nos conteúdos lecionados no 11º ano de escolaridade que, sendo um bom complemento ao conhecimento científico, também salientam a importância da Física na explicação de fenómenos do mundo que nos rodeia, bem como na sua relação íntima com a tecnologia. Para a realização de cada experiência proposta, que poderá ser concretizada em contexto de sala de aula ou num clube de ciências, é necessário um conjunto de dispositivos construídos/preparados a partir de materiais de uso diário, fáceis de obter e baratos. Ao longo do trabalho, são apresentadas as diferentes etapas de construção/preparação destes dispositívos, no sentido de facilitar essa concretização. No final de cada experiência, expõem-se as dificuldades sentidas durante a preparação/execução, bem como o modo como foram ultrapassadas. Em todas as experiências propostas, os alunos têm um papel muito ativo, uer na construção dos diversos disposítivos, quer na elaboração da própria experiência, na previsão dos resultados e ainda na formulação das diversas conclusões. Para cada experiência, deixam-se também sugestões de processos alternativos, assim como protocolos experimentais, destinados aos alunos, para a referida realização., Experimental activities contribute to improve the teaching-learning process in Physics because, besides providing a favourable environment for an active and effective teaching, allow students the possibility to build and consolidate their knowledge. This essay aims at contributing to the improvement of the experimental teaching of Physics in the 11th grade, by proposing some easy and simple to execute activities that enhance the motivation and the knowledge of students. In order to achieve this goal, a set of diversified and dully framed experiences is developed in the context of the contents taught in the 11th grade. More than being complementary to scientific knowledge, these experiments also emphasise the importance of Physics in the explanation of phenomena in the world around us, as well as its intimate relationship with technology. So as to perform each proposed experiment, which may be carried out in the classroom or in a science club, it is necessary to have a set devices built/prepared from common daily use materials that are cheap and easy to get. Throughout this essay, we present the different stages of the construction/preparation of these devices so as to ease the execution of that specific experiment. In the end of each experiment, the difficulties felt during the preparation/execution of each one are presented, as well as the means which permitted to overcome them. In all the proposed experiments, students play a very active role, not only in the construction of the different devices, but also in performing the experiment, in forecasting the results and in elaborating conclusions. For each experiment, we also give students suggestions of alternative processes, as well as experimental protocols, for its execution.

Dissertação de mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química), A electrónica é uma área da Física que revolucionou a vida humana, tornou-se num dos ramos da Ciência com um impacto tal na sociedade que a sua presença é imprescindível ao próprio pulsar do coração humano. Nos padrões actuais praticamente nada se programa, controla e regula na sociedade deste novo milénio do século vinte e um sem a assistência marcante da electrónica. Nesta dissertação procura-se um molde metódico de expor a electrónica aos alunos do terceiro ciclo e para isso é usado um método pedagógico em que “a apresentação dos componentes e circuitos electrónicos no terceiro ciclo numa perspectiva IBSE”, (Inquiry- Based-Science-Education), é baseada na exploração, pesquisa, conclusão e comunicação. No programa de terceiro ciclo a electrónica só é estudada pelos estudantes no nono ano de escolaridade, no entanto, com este trabalho pretende mostrar-se que a apresentação da mesma pode ocorrer em bases controladas e de uma forma interdisciplinar com características transversais desde o sétimo e oitavo ano com a utilização da metodologia de exploração e investigação. O trabalho nestes dois anos predecessores ao da incorporação do tema no currículo usa de forma articulada a informalidade associada a uma progressiva obtenção de resultados na constatação da incidência da electrónica na nossa sociedade contemporânea. Esta abordagem, numa intervenção em três anos, conseguirá assim, no terceiro ano de aplicações, um grau de dificuldade palpável e progressivo na aplicação total desta metodologia pedagógica de aprendizagem levando os alunos à verdadeira aplicabilidade dos pressupostos dela no estudo deste tema, tornando-se real conforme objectivo e desejo desta dissertação. Deseja-se assim, que no final os alunos consigam compreender positivamente os conteúdos e os conhecimentos científicos, tenham melhorado consideravelmente as capacidades de investigação e processamento da informação, consigam trabalhar em cooperação, com diversidade e respeito para compreenderem a natureza do conhecimento produzido em empreitada científica, como consta no conteúdo das orientações curriculares para o terceiro ciclo., Electronics is an area of Physics that revolutionized human life; it has become one of the branches of Science with such an impact on society that its presence is necessary even to the human heart’s own pulsation. In today’s life nothing is programmed, controlled and regulated in the society of this new millennium of the twenty-first century without the assistance of electronics. In this dissertation we’re looking for a method of teaching electronics to basic school’s students and for that a pedagogic method used “the presentation of the components and electronic circuits in basic school in an IBSE perspective”, (Inquiry-Based-Science- Education), is based on exploration, research, conclusion and communication. In the basic school program electronics is only studied by ninth grade students. However, it is shown that the presentation of the topic can occur in controlled basis and in a interdisciplinary way with transversal characteristics, right since the seventh and eighth grade with the use of an exploration and investigation methodology. The work of these two predecessor years to the ninth grade uses in an articulated way the informality associated to a progressive study to get relevant results on the influence of electronics in our society of today. This three year project approach, leads the third year of studies, to a degree of progressive difficulty in the learning about electronics and of this pedagogic methodology of learning, leading the students to its true application, as the objective of this dissertation. In the end, the students should have to comprehend the scientific knowledge, improve their investigation capabilities, process information, and cooperatively work, with respect and diversity to understand the nature of scientific knowledge, present in the school’s program.

Relatório de estágio de mestrado em Ciências - Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química), O presente relatório desenvolve-se no âmbito do Mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores, área de especialização em Física e Química, da Universidade do Minho. A sua apresentação à Escola de Ciências da Universidade do Minho visa a obtenção do grau de mestre nos termos do ponto 3 do Despacho RT-38/2011. Este trabalho constituiu um elemento de reflexão sobre as práticas pedagógicas e científicas desenvolvidas, ao longo de vinte e dois anos de carreira, como docente de Física e Química. O enquadramento científico versa o estudo do Sistema Solar, numa perspetiva do ensino básico, começando por uma contextualização da abordagem desta temática com base nas orientações curriculares para a disciplina de Físico-Química do 7.º ano. No desenvolvimento do tema aborda-se a formação do Sistema Solar e a sua constituição, as principais caraterísticas dos astros e seus movimentos, terminando com a análise de alguns fenómenos que resultam da interação entre o Sol, a Terra e a Lua. Na terceira parte deste relatório é feita uma apresentação e discussão das principais atividades e projetos desenvolvidos e do seu contributo para o enriquecimento do processo de ensino, assim como os cargos desempenhados. É também apresentada uma síntese da formação realizada e analisada a sua pertinência para a atividade docente. Finaliza-se este relatório apresentando uma conclusão do mesmo que se traduz no balanço da atividade docente desenvolvida até ao momento., This report is developed within the Master of Science - Teacher's Continuing Education, Specialization in Physics and Chemistry from the University of Minho. Its presentation to the School of Science, University of Minho has as goal the achievement of the master's degree according to point 3 of the Order RT-38/2011. This work constituted an element of reflection on scientific and pedagogical practices developed over a twenty-two years career as a teacher of Physics and Chemistry. The scientific framing is the study of the Solar System, in a basic education perspective, beginning by a contextualization of this approach based on the Physics and Chemistry curriculum guidelines for the 7th grade. When developing the theme, the focus is on the Solar System constitution, the main characteristics of the astronomical objects and their movements, ending up with the analysis of some phenomena that result from the interaction between the Sun, the Earth and the Moon. On the third part of this report a presentation and discussion of the main activities and projects developed as well as their contribution to the enrichment of the teaching process is made. The different positions held during this period are also referred. It also gives an overview of the attended courses and analyze its relevance to the teaching activity. This report ends up presenting a conclusion and a balance of the teaching activities developed so far.

Dissertação de mestrado em Ciências - Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química), A inclusão das Ciências no currículo dos primeiros anos começou a consolidar-se na década de oitenta em vários países, em particular no Reino Unido, onde a investigação sobre esta temática tem sido mais notória. Em Portugal, de acordo com Martins (2006), é conhecida de todos, professores e responsáveis pela gestão curricular, a menoridade da área das Ciências no currículo do 1.º ciclo do ensino básico, quer em tempo despendido, quer na fragilidade das aprendizagens alcançadas. A presente dissertação, subordinada ao tema “Experiências Elementares de Física para Alunos do Ensino Pré-escolar e 1.º Ciclo”, pretende sugerir estratégias de planeamento, de desenvolvimento e de implementação de atividades simples na sala de aula, de acordo com a perspetiva Inquiry Based Science Education (IBSE), ou seja, ensino das ciências baseado em investigação/inquirição/experimentação, para o aumento dos conhecimentos dos alunos, sobre a temática particular desenvolvida – Densidade. Neste sentido realizou-se uma contextualização curricular sobre o ensino das ciências no ensino pré-escolar e no ensino básico, bem como, uma contextualização teórica relacionada com o ensino das ciências baseado em investigação/inquirição/experimentação (IBSE). A escolha das atividades sugeridas baseou-se num conjunto de critérios, nomeadamente, a sua inclusão nas Orientações Curriculares para a Educação Pré-Escolar e na Organização Curricular e Programas: Ensino Básico - 1º Ciclo – Estudo do Meio, bem como na possibilidade de poderem ser abordadas com diferentes graus de profundidade, consoante o ano de escolaridade e o nível de desenvolvimento cognitivo dos alunos; As atividades propostas, respetivos guiões para auxiliar os professores, bem como, fichas de apoio aos alunos e fichas de apoio ao professor, irão explorar a temática da densidade, que é uma temática frequente nas salas de aulas do ensino pré-escolar e do primeiro ciclo, e poderão ser aplicadas a alunos destes níveis de ensino., The inclusion of the study of science in the early years curriculum began to take place in the eighties in several countries, particularly in the UK, where the research on this topic has been more prominent. In Portugal, according to Martins (2006), is known to all, teachers and the responsible for curriculum management, the minute space allocated to science in curriculum, both in time spent but also on the fragility of learning concepts expected to be achieved. This dissertation, entitled “Elementary physics experiences for students in pre-school and primary school”, pretends to suggest strategies for planning, development and implementation of simple activities in the classroom, from a perspective of Inquiry Based Science Education (IBSE), i.e., science education based on research/inquiry/experimentation to the development of students’ knowledge on a main subject explored - Density. In this sense we begin by contextualizing the curricular context on science teaching in pre-school and primary school, and presenting the theoretical context related to the teaching of science based in IBSE. The choice of the suggested activities was based on a set of criteria including their inclusion in the Curriculum Guidelines for Pre-School Education and Curriculum Organization and Programs: Basic Education - Environmental Studies, as well as the possibility that it can be addressed with varying degrees of depth, depending on the grade and level of cognitive development of students. The proposed activities, respective scripts to help teachers, as well as support worksheets for students and for teachers, will explore the issue of density that is a frequent theme in classroom from pre-school to primary school, and was developed to be applied in class to students at these school levels.

Dissertação de mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química), Tudo o que se faz na sala de aula contribui para a formação dos alunos como futuros cidadãos capazes de resolver desafios, no campo pessoal, social ou mesmo profissional. A forma como concebemos a nossa prática letiva, o modo como incentivamos os alunos, os materiais que utilizamos, são importantes para que estes invistam na sua aprendizagem. Contudo, o elevado número de alunos atribuído a cada professor, o pouco tempo disponível para se permitir que cada aluno prossiga no seu ritmo de aprendizagem, são um entrave para que todos os alunos atinjam o mesmo nível de conhecimentos e ao mesmo tempo. A desmotivação dos alunos para a aprendizagem das Ciências em geral e da Física em particular, associada aos elevados níveis de insucesso levam os alunos a não optarem pela sua aprendizagem. Com poucos incentivos e com poucos recursos muitas vezes deixamonos levar pela inércia e pela tradição. Mas são as dificuldades que também servem de desafio – um desafio constante na busca de estratégias motivacionais que possam alterar esta situação e ajudar os alunos a querer aprender. Este estudo pretende mostrar as potencialidades da tecnologia no ensino da Física, nomeadamente o uso do Lab Cradle, de sensores e do sistema TI-Navigator associados à unidade portátil (calculadora gráfica) TI-Nspire-CX. Pretende-se igualmente mostrar que estas tecnologias podem contribuir para que o trabalho laboratorial e os conceitos teóricos a ele subjacentes sejam melhor compreendidos pelos alunos. Com este trabalho pretende-se também mostrar que é possível desenvolver nos alunos uma postura ativa na construção da sua própria aprendizagem. Com a tecnologia TI-Navigator quer as aprendizagens dos alunos quer a sua avaliação ficam facilitadas. É uma tecnologia que permite ao professor a monotorização permanente do trabalho desenvolvido por cada aluno quer na aquisição de dados, quer no seu processamento, análise e discussão. Mostra--se ainda que, com esta tecnologia, é possível elaborar questionários que podem orientar o professor no sentido de diagnosticar a existência de conceções alternativas nos alunos ou mesmo de verificar o nível de consolidação de conhecimentos, facilitando a sua correção e a análise estatística dos resultados. Os resultados da implementação desta metodologia de ensino são promissores. Os alunos mantiveram-se motivados até ao final das aulas e revelaram-se satisfeitos com esta tecnologia que dizem ser de fácil utilização e que consideram uma ajuda quer na aprendizagem quer na avaliação., All that is done in a classroom context contributes to the development of students, as future citizens, capable of solving challenges on a personal, social, or even on a professional basis. The way our teaching is perceived, the way our students are encouraged, the materials that are used, all is important for student investment in learning. However, the high average number of students allotted per teacher and the little time available for each student to proceed at his or her own learning pace, are impediments for each and every student to attain the same level at the same time. Students’ lack of motivation for the learning of Science in general, and Physics in particular, associated to high levels of underachievement leads students do not opt for their learning. With little incentives and resources, passivity and tradition carry teachers away. But, difficulties are a challenge – a constant challenge in search of motivational strategies that will enable change and allow students to want to learn. This study intends to demonstrate the potential of technology in the teaching of Physics, namely the use of Lab Cradle, sensors, and the TI-Navigator system associated to the portable unit (graphic calculator) TI-Nspire-CX. It also intends to show that such technology used in laboratorial work, and its underlying theoretical concepts, can contribute to a better understanding of students. This research study also shows that it is possible for students to have an active role in the construction of their own learning. TI-Navigator facilitates student learning and assessment. It is a technology that enables the teacher to permanently monitor the work developed by each student, whether in the acquisition of data, whether in its processing, analysis and discussion. It also demonstrates that by using this technology it is possible to elaborate questionnaires which can orientate the teacher in the diagnosis of students’ alternative conceptions, or verify the level of knowledge consolidation, facilitating its correction and the statistical analysis of results. The outcomes of the implementation of such teaching methodology are promising. Students keep motivated during the entire lesson and claim to be satisfied with such technology, which they say is easy to use and consider to be an aid to learning and assessment.

Dissertação de mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores

Relatório de mestrado em Ciências - Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química), O presente relatório de atividade profissional visa a obtenção do grau de mestre em Ciências – Formação Contínua de Professores, área de especialização: Física e Química. No enquadramento científico do trabalho escolheu-se um tema relevante no contexto do programa da disciplina de Física e Química A 10º e 11º anos: a Água. A temática da água foi usada para abordar conceitos químicos e físicos contextualizando o tema com situações práticas do dia-a-dia dos alunos. A fundamentação teórica relativa à molécula de água e a algumas propriedades invulgares da água baseia-se em autores com uma vasta produção literária, sobretudo na área da química, como por exemplo, Chang, Moore, Russel, entre outros. Neste trabalho pretende-se contrariar a falta de ligação que existe entre a Física e a Química na abordagem de alguns assuntos nos programas de Física e Química A, uma vez que as duas perspetivas se complementam. Assim, tenta-se abordar conceitos como a densidade, a capacidade térmica mássica e os pontos de fusão e ebulição, relacionando os valores invulgares destas grandezas na água com as características da molécula da água e as fortes ligações intermoleculares que se estabelecem. Por outro lado, aborda-se a água como solvente e também algumas das reações químicas que ocorrem em solução aquosa, nomeadamente, reações ácido-base de Bronsted-Lowry e reações de precipitação. A este propósito é feita referência à água gaseificada e à água da chuva, bem como à mineralização das águas e dissolução de sais. Analisa-se, ainda, a acidificação da água da chuva e o seu impacto em alguns materiais. Apresentam-se alguns dos projetos desenvolvidos ao longo da atividade docente com particular destaque para o projeto “O ambiente é de todos – vamos usar bem a energia”. O projeto foi desenvolvido, em 2008, na EB 2,3 D. Afonso Henriques em Guimarães, tendo sido tratada, do ponto de vista científico e prático, a problemática da Energia. Com este projeto, a escola obteve o 2ª prémio no valor de trinta e cinco mil euros para implementação de medidas de eficiência energética na escola. Foram, ainda, desenvolvidos vários projetos no âmbito da temática Energia e Preservação do Ambiente, associando o interesse profissional pelo tema aos desafios lançados às escolas por várias instituições nacionais relacionados com estas temáticas. Por último, fez-se uma apresentação de algumas das ações de formação realizadas no âmbito da Física e da Química com relevância no aprofundamento de conhecimentos na vertente científica, nas áreas das TIC e da didática do ensino experimental da Física e da Química com o apoio das novas tecnologias., This professional activity report has been produced in order to obtain a Master of Science degree - Teacher Continuing Education: Physics and Chemistry. In the work’s scientific framework, a relevant topic was used in the context of the curricular programme of the Physics and Chemistry discipline for Years 10 and 11: Water. Water was used in order to address several physical and chemical concepts. The topic was contextualized via practical situations drawn from the students’ day-to-day lives. The theoretical basis underpinning the water molecule and some unusual physical and chemical properties of water were analysed, based on research by authors who have written a large volume of texts on this subject, especially in the field of chemistry, such as Chang, Moore, Russell, amongst others. This work was intended to counteract the lack of connections established between Physics and Chemistry in addressing some issues within the Physics and Chemistry A programmes, since the two perspectives genuinely complement each other. Thus, an attempt was made to address concepts such as density, thermal capacity, melting and boiling points - relating the unusual values of these amounts in water with the characteristics of the water molecule and the strong intermolecular bonds that are established. On the other hand, water was also analysed as a solvent, together with some of the chemical reactions that occur in an aqueous solution, in particular, Bronsted-Lowry acid-base reactions and precipitation reactions. In this regard, reference was made to carbonated water and rain water, as well as the mineralization of water and dissolving of salts. The acidification of rainwater and its effects on some materials was also analysed. We present some of the projects developed over the teaching activity, with particular emphasis on the project, "The environment belongs to everyone - we use energy well." The project was developed in 2008, in the EB 2.3 D. Afonso Henriques school in Guimaraes, wherein the issue of Energy was analysed from a scientific and practical perspective. On the basis of this project, the school won 2nd prize (in the amount of €35,000) for implementation of energy efficiency measures in the school. We also developed several projects related to the topic of Energy and Environmental Preservation, associating the professional interest in the topic to the challenges posed to schools by various national institutions regarding these topics. Finally, some of the Physics and Chemistry training activities were presented, that are relevant for furthering scientific knowledge in the areas of ICT and experimental Physics and Chemistry teaching approaches using new technologies.

Dissertação de mestrado em Física – Formação Contínua de Professores, Os museus de ciência têm como principal função a de construir e apresentar uma imagem da ciência, evidenciando os seus objetivos e realçar a forma como estes mudaram ao longo dos séculos. Estas instituições podem contribuir para a aprendizagem das ciências pelos alunos no âmbito de visitas de estudo, a qual é influenciada por vários fatores, designadamente o questionamento dos visitantes. Pese embora a importância do questionamento no contexto dos museus de ciência, poucos estudos analisaram a natureza dos discursos que ocorrem nestas instituições no âmbito de visitas de estudo; as questões que os alunos formulam quando interagem com os módulos; e os fatores que afetam o questionamento e, como resultado, a aprendizagem. Este estudo procurou responder às seguintes questões de investigação: Que tipos de questões são formuladas por alunos do 8º ano de escolaridade durante a interação com módulos interativos no tema ótica? Qual a natureza das respostas dos alunos às questões formuladas? Que níveis de aprendizagem evidenciam os alunos como resultado das interações com os módulos interativos? Quais os fatores que afetam a formulação de questões durante a interação com os módulos? Os dados – recolhidos, no Museu de Ciência de Coimbra, sobretudo, a partir da gravação das conversas de 158 grupos de alunos no âmbito de visitas de estudo – revelam que: nos discursos alunos-alunos as questões de nível cognitivo, quando colocadas, são na maioria de nível cognitivo baixo. As respostas às questões são na sua maioria incompletas. Nos discursos dos alunos predominam expressões percetuais, afetivas e estratégicas sendo reduzidas as expressões explicativas, de conexão, e de natureza metacognitiva, o que parece traduzir que apenas alguns alunos atingiram o nível II de aprendizagem de acordo com as categorias de Bell et al (2009). Quando nas interações entre os alunos participa um adulto, o número de questões por aluno aumenta sem que contudo se registem alterações notórias no tipo de questões formuladas ou na natureza das respostas apresentadas. Os discursos, apresentam mais expressões de aprendizagem mas, no entanto, nem sempre apresentam correção científica, são marcados por expressões do tipo explicativo, registam uma forte diminuição nas expressões percetuais e afetivas, e uma ligeira diminuição nas expressões de estratégicas, sendo que as variações nas de conexão e de natureza metacognitiva são diminutas, pelo que os discursos de grupos nos quais participa um adulto não evidenciam aprendizagens que vão para lá do nível II da tipologia de Bell et al. (2009)., The main role of science museums is to build and present an image of science by showing objects and the way they evolved through time. These institutions can contribute to students’ learning during school field trips. Learning in these settings is constrained by several factors, namely visitors’ questioning. Nevertheless, few studies have analyzed the nature of students’ discourses during field trips; the questions that students ask in the museum during their interaction with exhibits; and the factors that affect questioning. This study aims at answering the following research questions: Which type of questions do 8th grade students spontaneously generate during interaction with exhibits on optics?; What is the nature of the answers to those questions?: Which levels of learning do students reveal through their discourses? Which factors may constrain questioning during students’ interaction. The data were collected at the Science Museum of Coimbra, mainly by recording the conversations of school groups that occurred in this setting. The discourse analysis of 158 groups showed that: the majority of students’ questions are of low cognitive level, and the answers to questions of the type comprehension were incomplete. Students’ discourse includes perceptual, affective and strategic expressions mainly. There are few explanatory, connective and metacognitive expressions. These discourses suggest that only some students achieved level II of learning in Bell et al’s (2009) system of learning categorization. Comparing the students discourse without and with the presence of an adult, the results show that when an adult participates in the interaction, there is an increase of the number of questions in the discourse but the type of questions asked remains almost the same; the discourse includes more explanatory expressions and less affective, perceptual and strategic expressions. Consequently, the presence of an adult does not enhance learning beyond level II of Bell’s et al. taxonomy., Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - Projecto «PTDC/CPE-CED/108197/2008»

Dissertação de mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química), O presente trabalho visa dar uma contribuição para a melhoria do ensino da acústica nos ensinos básico e secundário, com a proposta de algumas atividades laboratoriais que possam clarificar alguns aspetos sobre o estudo do som, e que possam aumentar a motivação dos alunos melhorando os seus conhecimentos em assuntos que lhes são familiares e queridos. A ideia de utilização de instrumentos musicais para a realização de trabalhos surgiu devido a um gosto pessoal pela música, a alguma formação na área e à curiosidade manifestada pelos alunos sobre o funcionamento dos instrumentos musicais e da própria música. Começa-se por desenvolver um trabalho sobre a lei das cordas vibrantes aplicando-se não só o sonómetro, mas posteriormente cordofones mais familiares aos alunos, como a guitarra o violino e o bandolim. Desenvolve-se, em seguida, um conjunto de experiências com diapasões montados sobre caixa-de-ressonância, explorando-se os fenómenos de vibração por simpatia e o de batimentos. Avança-se depois para outros trabalhos, tendo-se usado tubos sonoros abertos numa extremidade, recuperando-se e desenvolvendo-se um velho método de determinação da velocidade do som no ar, e tubos abertos nas duas extremidades para construção de uma escala musical. Fez-se o estudo da intensidade do som, nomeadamente sobre a sua dependência da frequência e da amplitude de vibração da fonte sonora. Por último, fez-se uma abordagem da caraterística do som de mais difícil tratamento físico, o timbre, usando vários instrumentos musicais. Sobre cada trabalho prático, deixa-se sugestões de execuções alternativas nas escolas básicas e secundárias e em anexo são apresentados protocolos laboratoriais para a sua realização., This work aims at the improvement of the teaching of acoustics sounds at primary and secondary education with a proposal for some laboratory activities which can clarify some aspects about the study of the sound and to increase the motivation of students talking about familiar and interesting subjects to them. The idea of using musical instruments to work occurred due to a personal taste for music, some training in the area and the curiosity manifested by students on the functioning of the musical instruments and the music itself. It has been started by working on the law of vibrant strings by applying not only the sound but later more chordophones wich students are familiar with, such as: guitar, violin and mandolin. It has been developed a set of experiences with tuning forks exploring the vibration for sympathy and also the beats. Later on, it has been experienced other materials using sound tubes open at one end, recovering and developing an old method of determining the speed of sound with no air and a tube open at both ends to the construction of a musical scale. It has also been made a research about sound intensity, in particular, about their dependence on frequency and amplitude of vibration of the sound source. Finally, it has been done a treatment of harder sound feature, timbre, using several musical instruments. About every practical work, suggestions were left of alternative executions in basics and secondary schools.

Dissertação de mestrado em Ciências - Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química)

Dissertação de mestrado em Ciências da Educação (área de especialização em Supervisão Pedagógica na Educação em Ciências), O desenvolvimento, na escola básica e secundária, da literacia científica dos alunos, incluindo a dimensão da natureza das ciências e do conhecimento científico, faz parte das atuais perspetivas para a Educação em Ciências. Um estudo do Átomo, com a inclusão de uma perspetiva histórica, pode permitir aos alunos desenvolver essa dimensão da literacia científica. Contudo, os manuais escolares de ciências, um elemento fulcral nos processos de ensino e de aprendizagem, nem sempre abordam da melhor forma os conteúdos históricos. Sendo o átomo um conteúdo curricular muito rico do ponto de vista da história das ciências, esta investigação pretendeu dar resposta à seguinte questão: por que é que os manuais escolares de 9º ano e de 10º ano (disponíveis no mercado português no ano letivo de 2009/2010) recorrem à informação histórica para abordar o Átomo, de determinado modo? Para responder a esta questão, foi analisado o conteúdo respeitante à história do Átomo dos oito manuais escolares de 9º ano, de Ciências Físico-Químicas, e dos oito manuais escolares de 10º ano, de Química A, editados em 2009/2010, e entrevistados quatro autores desses mesmos manuais (dois de 9º ano e dois de 10ª ano) que se disponibilizaram para participar na investigação em causa. Para a análise dos manuais escolares e para a realização das entrevistas (semiestruturadas), e tendo por base outros já existentes, construíram-se, respetivamente, uma grelha de análise e um protocolo de entrevista. Os resultados obtidos permitem concluir que as diferenças encontradas entre os manuais de 9º ano e de 10º ano, no que respeita ao conteúdo histórico acerca do Átomo, se prendem, no geral, com o desenvolvimento dos assuntos, que não é igual nos dois anos de escolaridade, e menos com a forma como esses mesmos assuntos são apresentados, a qual se revelou, no geral, bastante idêntica e pouco de acordo com as atuais perspetivas para a Educação em Ciências. Os autores, embora valorizem a inclusão da História das Ciências em manuais escolares, nem sempre o fazem da melhor forma, por questões que consideram alheias à sua vontade, e entre as quais se incluem limitações de espaço impostas pelas editoras. Assim, e dado que se sabe que os professores são muito dependentes dos manuais escolares, os resultados desta investigação sugerem a necessidade de se valorizar mais uma correta abordagem do conteúdo histórico incluído nos mesmos, de modo a aumentar a probabilidade de a História das Ciências, de boa qualidade, ser usada nas aulas de Química., Nowadays, it is fully acknowledged that science education should promote the development of students’ scientific literacy, including an awareness of the nature of science and scientific knowledge. Studying the atom in a historical perspective can help students to develop this dimension of scientific literacy. However, research has shown that school textbooks, that are an outstanding resource in the teaching and learning processes, seldom deal with historical content in an appropriate way. Thus, as the Atom is curriculum topic that has a rich history, this piece of research aims at answering to the following research question: why do 9th and 10th grade textbooks (available from the Portuguese bookshops for the 2009/2010 academic year) deal with the historical content about the Atom the way they do? In order to answer to this research question, the eight 9th grade physical sciences and the 8th 10th grade Chemistry A textbooks, edited in 2009/2010, were content analyzed and four of their authors (two related to 9th and other two related to 10th grade textbooks) were interviewed. To collect the necessary data, a checklist and an interview protocol were developed based on instruments available from other research studies. Results indicate that 9th and 10th grade textbook differ with regard to the way they deal with the history of the Atom but the differences have to do more with the level at which content is dealt with in each grade level than with the resources used to approach it. Furthermore, results suggest that the way textbooks deal with the historical content is not consistent with nowadays perspectives for science education. On the other hand, although textbook authors seem to value the inclusion of History of Science in science education, they do not always deal with it in the best way due to reasons that lay beyond their will, as these have to do namely with space restriction imposed to them by the editors. Thus, as teachers are heavily dependent on textbooks, the results of this research study indicate that the historical content of science textbooks should be more carefully dealt with in order to increase the probability of more and better history of science being used in chemistry classes.

Dissertação de mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química)

Dissertação de mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química), O presente relatório de atividade profissional, elaborado no âmbito do Mestrado em Ciências- Formação Contínua de Professores de Física e Química,ao abrigo do despacho RT-38/2011, constituiu um elemento de reflexão das práticas pedagógicas e científicas desenvolvidas, ao longo dos anos de docência e está organizado em seis capítulos, cuja descrição sucinta se segue. No capítulo I, é feita uma introdução dividida em três partes: na primeira parte a autora faz uma análise aos programas do ensino básico e secundário; seguida de uma pequena exposição da atividade profissional desenvolvida, onde é explicada a escolha do mestrado e do tema científico. Na terceira parte é apresentada a estrutura do relatório. Após análise detalhada dos programas de Física e Química desde o ensino básico ao secundário e, tendo em atenção os programas de física dos cursos lecionados na Universidade do Minho, a escolha do tema científico a desenvolver recaiu no Eletromagnetismo. Adotando como ponto de partida para este estudo as primeiras evidências da eletricidade e do magnetismo, a autora faz uma “viagem” ao longo da história destes dois fenómenos naturais, recordando as principais personalidades da Física, que dedicaram parte da sua vida ao seu estudo. A exploração científica termina com a unificação das forças elétricas e magnéticas no Eletromagnetismo.Ao longo da abordagem, são referidos alguns recursos utilizados na sala de aula, nomeadamente, fichas de atividades laboratoriais, power points e simulações, que se encontram em apêndice ou na bibliografia. Nos capítulos seguintes, são apresentados os projetos e atividades que a autora promoveu ou em que participou e que tiveram repercussões positivas na melhoria da aprendizagem dos alunos. É destacado um projeto de natureza científica, desenvolvido com um grupo de alunos e que participou na edição de 2008 do concurso “ Jovens Cientistas e Investigadores”,promovido pela fundação da juventude. A formação contínua dos professores é uma exigência inerente à própria profissão, pelo que são referidas, no capítulo IV, as ações de formação realizadas, sendo analisada a sua relevância na melhoria dos conhecimentos científicos da autora. Destacam-se as formações na área de especialização, nomeadamente, Astronomia e Utilização dos Sensores Digitais em Ciência. São referidas ainda um conjunto de ações de natureza interdisciplinar, que proporcionam momentos únicos de troca de experiências e informação. O último capítulo do relatório é a conclusão de todo o trabalho realizado ao longo dos anos de docência e do presente ano, em que o mesmo foi elaborado., The current report of professional activity developed for the Master of Science- Physics and Chemistry Teachers’ Professional Development, according to the circular RT-38/2011, has analyzed pedagogical and scientific practices carried out through teaching years.The report is divided in six chapters, which I will briefly point out. In the chapter 1, a three-part introduction is made: first there is an analysis of the primary and secondary curricula, and then a small description of the professional activity, where the choice of the Masters and its name is explained. In the third part, the report structure is presented. After a detailed analysis of the Physics and Chemistry programmes from primary to secondary curricula and bearing in mind the Physics programmes taught in the University of Minho, the chosen scientific field became Electromagnetism. Considering the first evidences of electricity and magnetism, the author goes back in the History of these natural phenomena and recollects Physics’ main personalities, who devoted their life to its study. The scientific exploration ends with the association of both electric and magnetic fields into Electromagnetism.Throughout this approach, some classroom resources are mentioned, such as worksheets, power points and simulations of laboratory activities, which are to be found enclosed or as part of the bibliography. In the following chapters, some projects and activities that the author promoted or where she took part are presented, because they are considered to have had a positive feedback on the students´ learning. A project of scientific nature, that was developed with a group of students and has taken part in the 2008 edition of the contest “Young scientists and researchers”, promoted by the Youth Foundation, is highlighted. The teachers’ professional development is one of the requirements of their activity, that’s why the teacher training courses attended by the author are discussed on chapter 4. Some specific courses, like Astronomy and The use of Digital Sensors in Sciences are underlined, as well as other interdisciplinary courses, since they provided unique moments of experience and information exchange. The last chapter of this report deals with the conclusion of all the work developed throughout the teaching years and the year when it was completed.

Dissertação de mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química)

Dissertação de mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química)

Dissertação de mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química)

Dissertação de mestrado em Ciências da Educação (área de especialização em Supervisão Pedagógica na Educação em Ciências), Os exames nacionais são um instrumento de avaliação externa cujos resultados podem condicionar muito o acesso dos alunos aos cursos superiores que pretendem, na medida em que funcionam como prova específica de muitos deles. Para além disso, o insucesso escolar na Física e Química A, em geral, e em particular no exame nacional, é real e preocupante para alunos, professores, encarregados de educação e Ministério da Educação, condicionando muito as opções profissionais de vários alunos. Foram estes dois factos conjuntos, socialmente relevantes, que despoletaram a necessidade desta investigação. Este estudo, de natureza qualitativa descritiva, analisa ideias de alunos e professores de Física e Química A sobre o insucesso na referida disciplina e tem como objetivo geral Compreender o (in)sucesso na disciplina de Física e Química A, as suas causas e medidas para o prevenir. Tendo em vista o alcance dos objetivos do estudo, entrevistou-se uma amostra constituída por catorze alunos que frequentaram a disciplina de Física e Química A, na escola de Guimarães que foi alvo do estudo, em 2009/2010 e 2010/2011, e realizaram o exame de Física e Química A em 2011. Dos alunos entrevistados, sete obtiveram no exame resultados abaixo da média nacional e os restantes obtiveram uma classificação no exame superior a dezasseis valores (muito superior à média nacional). Entrevistou-se, também, uma amostra constituída por nove professores da referida escola que já tinham lecionado a disciplina pelo menos uma vez em cada um dos níveis (10º e 11ºanos de escolaridade), até à data da entrevista. Os dados recolhidos nesta investigação revelam que professores e alunos são da opinião que o insucesso em Física e Química A se deve fundamentalmente à extensão do programa. Quanto ao insucesso no exame nacional, a opinião de professores e alunos é que este não se deve ao grau de dificuldade da prova em si, mas à quantidade exagerada de conteúdos que pretende avaliar e aos critérios de classificação pouco flexíveis dos mesmos exames. Para ultrapassar este problema defendem a redução da quantidade de conteúdos programáticos, o alargamento do calendário de exames a fim de permitir uma melhor preparação dos alunos, a realização de exames anuais, aumento do grau de exigência, por parte dos professores, aumento do empenho dos alunos e critérios de classificação mais flexíveis., The A-levels are in themselves a means of external assessment, whose results can limit the students’ enrollment in the intended courses. They are the core examinations of many high level examination courses. The failing in the subjects of Physics and Chemistry, both in a general and particular (A-levels) way, is a real issue and very worrying to students, teachers, parents and the ministry of Education. It is an important social issue as well, since it limits the professional options of many students. All this underlies the need of this research. This qualitative and descriptive study analyses students’ ideas, who attend Physics and Chemistry, as well as the teachers’ readings on the failing of the subjects. Therefore, this research aims at understanding, on one hand, the (un)success of the Physics and Chemistry subjects and, on the other hand, its causes and the means to overcome it. Bearing in mind the goals of the study, an interview of a sample of 14 students, who attended the Physics and Chemistry A subjects (in 2009/2010) and who took the Alevel examinations (in 2010/2011),in a school in Guimarães, was carried out. The outcome of the interview follows as this: seven out of the fourteen students score below national average and the other seven students score much higher than the average (more than 16 points out of 20). Nine Physics and Chemistry teachers (having taught the subjects at least once in each grade – 10th/11th up to the date of the interview) were also interviewed in the same school. The upcoming data of this research suggest that both teachers and students share the believe that the main cause underlying the failing in the Physics and Chemistry subjects are due to the overloaded syllabus. As to the A-level failings, both teachers and students refer that it is not due to the difficulty of the A-levels per se but, again, to the overloaded syllabus that is assessed and to the stiff marking criteria of the A-levels. To overcome this problem both teachers and students suggest a less overloaded syllabus and a wider time span in terms of the taking of the A-level exams so as to allow a better preparation, end of year A-level examinations, a bigger commitment on behalf of the students and a more flexible marking criteria. The Physics and Chemistry A-levels have been implemented in Portugal since 2006, which are compulsory to graduate from high school.

Dissertação de mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química), Este relatório é um resumo da minha atividade profissional, pretendendo demonstrar as competências que desenvolvi durante o meu percurso como docente. Apresento um enquadramento científico no âmbito do tema Tabela Periódica dos Elementos Químicos. A seleção deste tema prendeu-se com o facto de eu considerar a classificação periódica dos elementos uma das maiores e mais valiosas generalizações científicas. O enquadramento científico é iniciado com uma breve história da Tabela Periódica dos Elementos e elenco dos cientistas que se destacaram no processo de ordenação sistemática dos elementos químicos. Em seguida, é descrita a variação periódica de algumas propriedades dos elementos. Posteriormente faço uma apresentação e discussão de projetos científicos inovadores em que me envolvi e algumas atividades desenvolvidas com os alunos, no âmbito do tema referido. Estes projetos e atividades tiveram como objetivos principais motivar os alunos para a disciplina de Ciências Físico-Químicas e promover uma melhoria da aprendizagem dos conteúdos disciplinares. Indico ainda alguns projetos - "Ciência Viva", "Robótica" e "O Ambiente é de todos" - que dinamizei com o intuito de desenvolver competências que permitam a formação de cidadãos críticos e responsáveis. Concluo com um resumo das ações de formação que frequentei e a referência a um trabalho de natureza científica que foi apresentado na Eslovénia, numa conferência do programa Hands on Science, referente ao uso da Internet no ensino das Ciências., This report is a summary of my professional activity as a teacher and the skills that I have developed. I present a study of the theme The Periodic Table of the Elements. I have chosen this subject because I consider that the periodic classification of the elements is one of the greatest and more valuable scientific work. I begin with a short history of the Periodic Table of Elements in which I refer the scientists that contributed to the arrangement of the elements, as we know today. After, I describe the periodic variation in properties of elements. Afterwards I refer innovative projects and activities about the Periodic Table that I developed with my students. The goals of these activities were to motivate the students and to improve the learning of the Physics and Chemistry subjects. I also point out the projects "Ciência Viva", "Robótica" and "O Ambiente é de todos" - that I promoted at school. These projects aimed to develop student’s responsibility and critical thinking skills. To conclude I refer courses that I completed on diverse subjects in the field of Physics and Chemistry. I also refer a scientific paper presented in Slovenia, during a conference of Hands on Science, on the theme Use of Internet for Science Teaching.

Dissertação de mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química), O presente trabalho pretende ser um contributo para o ensino experimental da Física do 10.º ano de escolaridade, tendo como tema de fundo a Energia. Procurou-se desenvolver um conjunto de experiências didáticas demonstrativas, diversificadas e contextualizadas historicamente, defendendo-se que, se a educação em ciências pretende que o aluno compreenda o mundo físico, perceba e utilize o conhecimento conceptual e processual que os cientistas desenvolveram para os auxiliar nessa tarefa, uma parte importante é, então, a familiarização com esse mundo. Não se advoga uma abordagem da ciência como um conjunto de invenções e descobertas individuais, herméticas e fixas, limitando-se a expor as ideias centrais das teorias e suas aplicações imediatas sem considerar o processo subjacente à construção dessas hipóteses, mas a adoção de uma perspectiva dinâmica, podendo ser uma ferramenta útil para a formação de alunos críticos e com capacidade de reflexão. Não se pretende uma postura passiva por parte dos alunos, mas sim permitir que estes se coloquem no papel de cientistas: discutindo, desenvolvendo hipóteses, projetando novas experiências, prevendo resultados e regressando para novas hipóteses e mais atividades, projetadas por eles. Pretende-se uma aprendizagem ativa, onde as atividades mostrem o que acontece e por que acontece. Cada protótipo está devidamente enquadrado em termos dos conteúdos abordados no 10.º ano do ensino secundário. Apresenta-se o princípio subjacente ao seu funcionamento, bem como sugestões didáticas para a sua aplicação. A descrição das várias etapas de construção dos protótipos das atividades propostas permite a sua concretização pelos professores. Pretende-se demonstrar que é possível a construção e exploração de montagens experimentais feitas com materiais do dia-a-dia, acessíveis a qualquer Escola, com procedimentos de construção simples., This work wants to be a contribution to the experimental teaching of Physics for the 10th grade, having the theme “Energy” as topic idea. The work was designed in order to develop a set of didactic experiments, historically defined, assuming that, if the education for sciences wants the student to understand the physical world and to use the conceptual and procedural knowledge that the scientists have developed to assist them in that task, then it is important for them to become familiar with that world. It doesn’t defend an approach to science as a group of individual inventions and discoveries, tight and immutable, just exposing the central ideas of theories and their immediate application without considering the underlying process which was the basis for the construction of the same hypothesis – it adopts a dynamic perspective and thus it can be a useful tool for the training of critical and reflective capacities in students. Students are not expected to be passive; rather, it is anticipated that they act as scientists: discussing, developing hypothesis, projecting new experiments, predicting results and going back to new hypotheses and further activities planned by them. It is intended that students have a proactive learning, where activities show what happens and why it happens. Each prototype is duly set in the curricula of the 10th grade of Secondary education. The underlying principle of how it works and the didactic suggestions of its application are presented. Furthermore, the description of the several stages of construction of the prototypes allows them to be made real by the teachers. It is meant to demonstrate that it is possible to build and explore experimental sets made with every day materials that any school can purchase and build.

Dissertação de mestrado em Ciências - Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química), Dada a importância da interdisciplinaridade e da construção do saber no ensino das Ciências, é cada vez mais uma solução eficaz aplicar estratégias diversificadas de ensino. O trabalho de campo é uma estratégia utilizada geralmente pela Biologia e pela Geologia; no entanto, este trabalho demonstra a possibilidade de aplicar a mesma estratégia em áreas científicas diferentes, como sejam a Física, a Química e até a Matemática. Foi idealizado um percurso, neste caso urbano, em que, para cada paragem, se prevê a abordagem de diversos assuntos relacionados com as ciências. O resultado traz-nos a conclusão de que as saídas de campo, efetivamente, não são, nem devem ser utilizadas em exclusivo por uma ou outra área, mas sim integrar múltiplas disciplinas científicas para construir um conhecimento mais alargado sobre um sem número de fenómenos naturais. A saída de campo proposta neste trabalho foi planeada segundo um percurso dividido em três grupos: o Centro Histórico da Cidade de Braga, o Rio Este (que atravessa a cidade) e o Bom Jesus do Monte. Para cada um destes locais foram definidas várias paragens; no Centro Histórico as paragens são no Largo da Sé Catedral, no Largo do Paço, na Praça da República (Arcada) e na Igreja dos Congregados. Já para o Rio Este está proposta apenas uma paragem, apesar de na preparação deste trabalho terem sido alvo de estudo vários pontos do rio, incluindo a nascente. Relativamente ao Bom Jesus do Monte, são previstas três paragens: na encosta, no elevador hidráulico que leva os passageiros até ao ponto mais alto (o Santuário) e no lago do Bom Jesus. Os temas escolhidos surgiram por observação atenta em cada um dos locais, numa visita preliminar que se exige a quem planeia uma atividade desta natureza. Assim, o som do carrilhão na Sé Catedral levou a que os temas tratados neste ponto estivessem relacionados com a produção, a propagação e a receção do som, o ouvido humano e o funcionamento de um sonómetro. Já no Largo do Paço, trataremos do cálculo de áreas, do desenho de circunferências, arcos e elipses e das forças de equilíbrio envolvidas na sustentação de um arco. Na Praça da República surge a determinação da área de um círculo e a incerteza associada às medidas efetuadas. Ainda no Centro Histórico, paramos mais uma vez, agora na Igreja dos Congregados, onde falaremos sobre simetrias e sobre a deterioração que os pombos podem provocar nos monumentos da cidade e como evitar a sua presença. Na segunda fase deste percurso é feita uma paragem no Rio Este e os assuntos tratados são: o ciclo hidrológico, a tensão superficial e o pH e a vida microscópica numa gota de água (passando pelo funcionamento de um microscópio). Passando para o Bom Jesus, ainda na encosta, faremos uma caracterização da fauna e da flora presentes e os temas passam pelo efeito de estufa, a evolução da atmosfera, a fotossíntese e a datação por carbono-14. A viagem no elevador sugere-nos a temática da utilização das energias renováveis e, nesse sentido, é feita uma análise ao caso particular da energia elétrica em Portugal. Ainda no elevador é abordada a Lei da Conservação da Energia. Chegando ao final da nossa viagem, é tempo ainda de olhar para o lago e pensar sobre a flutuação dos barcos e dos peixes, abordando o Princípio de Arquimedes, e observar o cimo da igreja principal do santuário, onde está colocado um para-raios, entendendo para que serve. Por fim, é feita uma abordagem sobre o sistema de GPS que nos guiou durante todo o percurso, pois, para cada paragem estão indicadas as coordenadas GPS correspondentes., Given the interdisciplinary importance constructing knowledge in science teaching, this is over more efficient as the application of diversified strategies of teaching. The fieldwork is a strategy used generally in Biology or Geology; however, this work shows the possibility of applying the same strategy in different scientific areas, such as Physics, Chemistry and even Maths. An urban path was first idealized and each point stop treats a different science matter. In conclusion, the crossfire of scientific areas taken to the social field just reinforces a wither construction of knowledge over a greater number of natural phenomenon. The fieldwork proposed in this document was planed in three different groups: the historic centre city of Braga, the river Este (that passes through the city) and Bom Jesus do Monte. For each of the chosen locals were defined the point stops; in the historical centre city those stops were Largo da Sé Catedral, Largo do Paço, Praça da República (Arcada), and the Church of Congregados; by the river Este is planed a stoppage; when in Bom Jesus do Monte the stops planed were by the slope, going up using the hydraulic elevator that takes tourist passengers to Bom Jesus, the highest point stop (the sanctuary and the lake). After a first visit to the field, with an open science eye, the themes choice were carefully decided based on time and places that permit the execution of a walking through path plan. As such, the sound produced by Sé Catedral bells was the motor to investigate the conditions of production, propagation and reception of sound, the human ear and the functioning of a sound level meter. The calculation of areas was the theme chosen when in Largo do Paço, such as the drawing of circumferences, arcs and ellipses, as well as the equilibrium involved in the sustentation of an arc. When in Praça da República the starting point is the calculus of the circles area with the knowledge that there is an uncertainty when measuring at the local point of the fieldwork. The last point stop by the historic centre city was the church of Congregados, where the eye questions symmetries and the “protection shield” for pigeons prevents architectural deterioration. Walking by the river Este there are themes that come to mind, such as the hydrologic cycle, the superficial tension and pH, and the microscopic life of a water drop (as the functioning of a microscope). When in Bom Jesus, a brief characterisation of the fauna and flora is given. The greenhouse effect, the evolution of atmosphere, photosynthesis and carbon-14 dating are also important matters. Up the mountain using the hydraulic elevator, brings to mind renewal energy and it’s use by Portugal Electric Energy based on the Law of Conservation of Energy. Getting up to the lake observe the floating boats and fishes, having in mind Arquimedes Principal. Looking up the sanctuary was possible to observe the lightning arresters and talk about its uses. In the end of the journey was time to look at the GPS system that guided through the point stops coordinates of the course path.

Dissertação de mestrado em Ciências da Educação (área de especialização em Supervisão Pedagógica na Educação em Ciências), Com a Revisão Curricular do Ensino Secundário foram implementados novos programas curriculares nas diferentes disciplinas. No caso da disciplina de Física e Química A, os novos programas contemplam a realização obrigatória de actividades laboratoriais. A par da implementação de novos programas foram também introduzidos exames nacionais de realização obrigatória para a conclusão do ciclo de estudo. Considerando que as actividades laboratoriais podem ser objecto de avaliação nos exames nacionais, esta investigação pretendeu averiguar em que medida os exames nacionais de Física e Química A condicionam a realização dessas actividades, pelos professores e, para além disso, tentou determinar-se quais as actividades laboratoriais e que aspectos relacionados com as mesmas têm sido avaliados nos referidos exames e que sucesso relativo têm tido os alunos nas diferentes questões. Para tal foram realizados dois estudos complementares: um estudo com professores e outro com exames nacionais de Física e Química A. Os resultados desta investigação mostram que os professores realizam quase todas as actividades laboratoriais propostas nos programas, referindo que realizam com maior rigor as que consideram mais prováveis de ser objecto de avaliação no exame. Contudo, grande parte dos professores considera que bastaria a abordagem teórica das actividades laboratoriais, para os alunos terem sucesso nas questões relativas às mesmas nos exames nacionais. As questões de exame, relacionadas com actividades laboratoriais pretendem avaliar, predominantemente, conhecimento do domínio procedimental. Verifica-se que o insucesso nestas questões é bastante elevado, à semelhança do que acontece com as questões de índole mais teórico, mas que tem vindo a diminuir. As categorias de conhecimento procedimental onde se verifica maior insucesso dos alunos são a planificação de procedimentos laboratoriais e a análise de dados. O maior envolvimento dos professores na realização das actividades laboratoriais parece contribuir para um maior sucesso escolar dos alunos nas questões de exame relacionadas com as mesmas, apesar de ainda se verificar um grau de insucesso elevado., With the Secondary Education Curricular Revision new curricular programmes have been implemented in the different subjects. As far as Physics and Chemistry A is concerned, the new programmes include the compulsory accomplishment of laboratory activities. Along with the implementation of new programmes, compulsory national examinations have also been introduced for the conclusion of the cycle of studies. Considering that the laboratory activities can be an object of evaluation in the national examinations, this research intended to inquire how the national examinations in Physics and Chemistry A condition the accomplishment of these activities by teachers and, furthermore, tried to determine which laboratory activities and which aspects related to them have been evaluated in those examinations and which relative success the students have had in the different questions. Therefore, two complementary studies have been carried out: a study with teachers and another one with national examinations in Physics and Chemistry A. The results of this research show that the teachers do almost all the laboratory activities proposed in the programmes, being the ones considered most likely to be evaluated in the examination done with the utmost rigour. However, most teachers consider that the theoretical approach to the laboratory activities would be enough, so that the students could be successful in the questions related to those in the national examinations. The examination questions related to laboratory activities aim at evaluating, mainly, the knowledge of the procedural field. It is confirmed that there is a high failure rate in these questions, similarly to what happens with more theoretical questions, but it has been decreasing. The categories of procedural knowledge where the students fail the most are the planning of laboratory procedures and the analysis of data. Teachers’ greater involvement in carrying out laboratory activities appears to contribute to students’ higher academic success in the examination questions related to them, even though the failure rate is still high.

Dissertação de mestrado em Física - Formação Contínua de Professores, Nos atuais programas de ensino de ciências no ensino secundário é sugerida a utilização de estratégias diversificadas na prossecução dos objetivos específicos de aprendizagem das várias unidades curriculares, privilegiando-se as estratégias de compreensão, técnicas de abordagem e de resolução de problemas em detrimento da memorização e resolução repetitiva de exercícios. Neste contexto, reconhece-se as atividades práticas/laboratoriais/ experimentais como componente importante e fundamental para a formação em ciências e, em particular, no domínio da Física e Química. É igualmente estimulado o recurso às modernas tecnologias de informação como complemento das referidas atividades, através do uso de computadores e ou calculadoras cientificas para a aquisição de dados experimentais e respetivo processamento, sendo também recomendada a utilização crítica de simulações computacionais e ou construção de modelos físicos simples na sua preparação e discussão. Neste trabalho, de carácter investigativo, foi feito estudo de diversos fenómenos físicos utilizando vários recursos de tecnologias de informação e comunicação, nomeadamente computadores, e diversas ferramentas de software e hardware para aquisição e processamento de sinais vídeo. Na análise dos conteúdos de vídeo foi utilizado o programa de utilização gratuita TRACKER (www.cabrillo.edu/~dbrown/tracker). São propostas várias atividades laboratoriais/experimentais usando a análise de recursos vídeo no estudo de diversos fenómenos relacionados com a cinemática e dinâmica da partícula, e ótica. As atividades desenvolvidas enquadram-se em vários temas propostos no programa de ciências Físico-químicas do 3º ciclo do ensino básico (8º e 9º ano) - “A luz e a visão”, “Transportes e segurança” –, bem como em várias unidades didáticas dos programas de Física e química A (10º e 11º ano) e Física (12º ano) a saber: “Das estrelas ao átomo”, “Movimentos na terra e no espaço”, “Comunicações”, “Mecânica”., In the current Portuguese Curricula of teaching sciences on the secondary system it is suggested the use of diversified strategies to accomplish specific objectives of the learning of the several school contents, giving a special emphasis on the use of comprehension strategies and techniques of approach and solving problems rather than using memory and the repetition tasks. In this context, it is important to point out the laboratory practical and experimental activities as an essential and indispensable part of the scientific training in sciences and, in particular, in the Physics and Chemistry domain. It is also suggested the use of modern technologies of information as being an important complement tool in the referred activities, as for instance, the use of the computers and/or the scientific calculators for the acquisition of experimental data and its processing, along with the use of critical computer simulations and/or the construction of simple physics models in the preparation and discussion of the above mentioned activities. In this research, a study of several physical phenomena were done using diversified resources of technologies of information and communication, namely computers and diversified software and hardware tools for the acquisition and processing of video signals. The TRACKER freeware program (www.cabrillo.edu/~dbrown/tracker) was used in the analysis of vídeo resources. Several laboratory/experimental activities are proposed using the video as a resource in the study of several phenomena related to the cinematic and particle dynamics and optic. The activities developed are part of several topics proposed by the National Curricula of Physics and Chemistry for the 3º Cycle of the Elementary School (8th and 9th grades) – “Light and sighting”. “Transports and safety” – as well as in some of the academic units’ syllabus of the Physics and Chemistry A Curricula (10th and 11th grades) and Physics (12th grade), namely: “From the Stars to the atom”, “Movements in the Earth and in the Space”, “Communications”, “Mechanics”.

Dissertação de mestrado em Física - Formação Contínua de Professores, Os conceitos de Física Quântica que começaram, recentemente, a ser lecionados na disciplina de Física do 12º ano de escolaridade do ensino secundário, estão na base do funcionamento de muitos dos equipamentos de tecnologia moderna. Estes conceitos são de difícil compreensão por parte dos alunos deste nível de ensino, tornando-se assim necessário e urgente a integração de novas estratégias no processo de ensino-aprendizagem, que permitam a estes alunos a compreensão de conceitos de física quântica, tais como quantificação de energia, dualismo onda-corpúsculo e princípio de incerteza de Heisenberg, entre outros. Neste contexto, a utilização, por parte dos professores, de simulações computacionais para a visualização/ilustração destes conceitos é de grande interesse e utilidade, uma vez que ocorrem em escalas temporais e espaciais impossíveis de observar com os meios laboratoriais disponíveis nas escolas. No entanto, são ainda escassas as ferramentas de simulação que possam ser utilizadas pelos professores e alunos do ensino secundário e lhes permitam estudar as várias experiências, onde estes conceitos são evidenciados, e manipular as suas variáveis. No sentido de contribuir para colmatar esta lacuna, desenvolvemos software educativo, utilizando ferramentas computacionais de acesso gratuito, para a simulação/ilustração de vários conceitos de física quântica, e propomos, neste trabalho, estratégias para a sua utilização no ensino secundário. Por considerarmos pertinente, sugerimos também neste trabalho a realização de algumas atividades laboratoriais que exigem montagens de baixo custo e cuja realização está ao alcance de todos., The concepts of Quantum Physics that have recently started being taught in Physics in the 12th form of secondary education are in the basis of the functioning of many modern technological devices. These concepts are difficult to understand by the 12th-form students, thus demanding an urgent introduction of new strategies in the process of learning and teaching that will allow the students to understand the concepts of quantum physics, such as quantization of energy, wave-corpuscle dualism and the Heisenberg uncertainty principle, among others. In this context, the teachers’ use of computer simulations to visualize/illustrate these concepts is very useful and of high interest, since they occur in time and space scales which are impossible to observe with the lab equipment available in schools. However, there is still a scarcity of simulation tools that can be used by teachers and secondary school students that allow them to study the various experiments where these concepts are seen and to manipulate their variables. As a way of contributing to fill this gap, we have developed educational software using computer tools of free access to simulate/illustrate various concepts of quantum physics and we suggest, in this study, strategies to use it in secondary education. As we consider it important, we recommend the implementation of lab activities that demand inexpensive resources which can be performed by everybody.

Tese de doutoramento em Educação (área de conhecimento de Metodologia do Ensino das Ciências), A relevância da integração das actividades laboratoriais (AL´s) no ensino das Ciências em geral e da Física em particular, é defendida pelos especialistas em educação em Ciências (EEC) e é expressamente reconhecida na actual revisão curricular do ensino secundário em Portugal. No entanto, se por um lado parece haver consenso no que diz respeito à importância que o trabalho laboratorial pode assumir no ensino das Ciências, por outro, a investigação parece mostrar que nem sempre isso se traduz numa aprendizagem mais eficaz, nomeadamente, do conhecimento científico. Este trabalho de investigação pretendia fundamentalmente: avaliar até que ponto a conceitualização e caracterização das AL´s defendidas pelos responsáveis pela elaboração do novo programa de Física e Química A (ano 1) se aproximam do defendido por parte dos investigadores em ensino das Ciências; analisar até que ponto as AL´s apresentadas nos manuais escolares de Física se revelam em consonância com o programa e com os EEC e averiguar em que medida as AL´s implementadas pelos professores de Física obedecem ao recomendado no programa e ao defendido pelos investigadores em ensino das Ciências. Foram caracterizadas as AL´s de Física de execução obrigatória (contextualização da AL na unidade de ensino e grau de abertura da AL) propostas nos manuais escolares existentes no mercado nacional (8 até 2006/07 e 9 a partir de 2007/08) e no programa de FQ-A – ano 1 e foi averiguado até que ponto as características das AL´s de Física apresentadas nos diversos manuais se revelaram em consonância com as orientações do programa e oriundas da investigação didáctica. Foram ainda investigadas as percepções dos professores sobre as várias designações atribuídas ao trabalho prático, sobre a importância das AL´s no ensino das Ciências e sobre a importância do manual na implementação das AL´s e foram caracterizadas as práticas dos professores relativas à implementação das AL´s. No estudo feito com os professores contou-se com duas amostras distintas: 10 e 214 professores. A primeira amostra (amostra mais reduzida) participou na primeira etapa desta fase: foram analisadas as AL´s implementadas relativas à unidade 1 de Física (as AL´s foram gravadas em vídeo e as restantes aulas da mesma unidade apenas em áudio) e foram conhecidas as percepções dos professores, sobre os assuntos já anunciados, através da aplicação de entrevistas. Os dados recolhidos, acrescentados a outros extraídos de outros estudos de características vsemelhantes, permitiram a construção de um questionário aplicado à amostra mais alargada de professores, com experiência na leccionação do novo programa de FQ-A – ano 1. Os resultados mostraram que o programa apresenta propostas de AL´s com maior grau de abertura do que a globalidade dos manuais, na maioria dos parâmetros em análise. Por outro lado, o grupo de manuais que mais se aproxima das recomendações do programa e dos EEC, é o grupo dos 3 manuais mais adoptados nas escolas e o que menos se aproxima é o grupo da globalidade dos 9 manuais adoptados nas escolas a partir de 2007/2008. Os resultados mostram ainda que os professores parecem respeitar as recomendações dos três manuais mais adoptados no que se refere aos parâmetros: responsabilidade na execução do procedimento, recolha de dados e análise de resultados e comunicação dos resultados, no entanto, no que concerne á contextualização da AL na unidade de ensino e ao parâmetro conclusões, os professores não seguem as sugestões apresentadas no manual. Por outro lado, as AL´s implementadas não se revelaram, na generalidade dos aspectos em estudo, concordantes com as orientações definidas quer pelos EEC quer pelo programa, revelando pelo contrário insuficiências, tais como: a reduzida implementação de AL´s que exigem um elevado grau de envolvimento do aluno; concepções inexactas sobre as várias designações de actividades práticas, a reduzida “ambição” no que concerne à importância das AL´s no ensino-aprendizagem das Ciências e a pobre análise crítica feita às propostas apresentadas nos manuais. Estas constatações permitem concluir que não foram suficientes as aproximações verificadas entre o programa e manuais ao defendido pelos EEC, no que se refere às características das AL´s de Física do programa de FQ-A (ano 1), para se alcançar uma mudança satisfatória de concepções e práticas dos professores. Será assim relevante uma intervenção ao nível da formação contínua de professores que, partindo da experiência e concepções de cada um deles, invista num esclarecimento de conceitos essenciais, na capacidade de análise crítica das AL´s propostas nos manuais e correspondentes adaptações, na implementação de AL´s com características seleccionadas de acordo com os objectivos a atingir, com os recursos disponíveis e com as especificidades dos alunos., The relevance of the laboratory tasks integration in the teaching of Sciences in its broadest sense and of Physics in particular is held by the experts in Science education and is expressly recognized in the up-to-date curriculum revision of the secondary teaching in Portugal. However, although there seems to be a consensus as for the fact that the laboratory work may take on the role of an overriding issue in Science teaching, the investigation seems to convey the idea that no tie-up should always be drawn between that commonly held opinion and a more efficacious learning, particularly of the scientific knowledge. This research work aimed mainly at assessing to what extent the conceptualisation and characterization of LTs (Laboratory tasks) held by the politicians who are known to be responsible for the up-to-date curriculum revision of the secondary teaching and for the elaboration of the new syllabus of Physics and Chemistry A (Form 1) get similar to what is held by the researchers in Science teaching. The above- mentioned work also had as target to analyse to what extent the LTs presented in Physics school textbooks get achieved according to the education policies as well as to Science education experts. Furthermore, it intended to check how far the LTs carried out by Physics teachers accomplish what gets recommended by the political decisions as well as what is held by the investigators in Science teaching. The Physics LTs of compulsory achievement (insertion of the LTs in the teaching unit and the openness degree of the LT) which were proposed in the school books that exist in the national market (8 until 2006/2007 and 9 from 2007/2008) and in the syllabus of FQ A as well, were characterized. It also inquired how far the features of the Physics’s LTs that were presented in the several textbooks were thrown up according to the guidelines which had been sent by the Education Ministry (EM) and the ones that arose from the didactic investigation. The teachers’ conceptions/stands on the various designations attributed to the practical work on the importance of the LTs in Science teaching as well as on the importance of the textbook in putting in practice the LTs. Teachers’ practices in relation to carrying out the LTs were characterized too. In the study that was fulfilled together with the teachers, two distinct samples were borne in mind: 10 and 214 teachers. The former sample (a more cut down one) took part in the first stage of iithe phase. The carried out LTs concerning to the Unit 1 of Physics were analysed (the LTs were taped in video whereas the other classes of the same unit were taped only in audio) and the teachers’ conceptions/held viewpoints on the already referred to subjects were known through the achievement of interviews. The gathered data which were added to the ones that were taken out from other studies holding similar features made it possible to build up a questionnaire applied to the more broadened sample of teachers with experience in the teaching of the new syllabus of F.Q.- Form 1. The results have shown that the syllabus puts forward proposals of LTs with a greater openness degree than the whole of curriculum books in most parameters that are analysed. On the other hand, the group of books that get nearer to the recommendations of the syllabus as well as of the science education experts is the group of the 3 most adopted textbooks in the schools since 2007/2008 and the one that gets less near is the group of the whole of the 9 ones which have also been adopted since 2007/2008. The results also show teachers seem to bear in mind the recommendations of the three most adopted textbooks as far as the following parameters are concerned: responsibility in the achievement of procedure, collection of data and results analysis, reflection on the procedure and communication of the results. Nevertheless, as far as the contextualization of the Lt in the teaching unit and the parameter conclusions are concerned, teachers don’t follow the suggestions that are put forward in the textbooks. On the other hand, the carried out LTs didn’t tally, in the whole of the aspects in study, with the guidelines that were defined not only by the Science education experts but also by the syllabus. On the contrary, they have shown insufficiencies, such as: the reduced implementation of LTs that demand a high degree of pupil’s involvement; inaccurate conceptions on the several designations of practical tasks, the weak “ambition” as far as the importance of the LTs in Science teaching/learning is concerned as well as the poor critical analysis of the proposals that are presented in the curriculum books. These facts make it possible to draw the conclusion that the approaches which are verified between the syllabus and the curriculum books and the one held by the science education experts, in what concerns the features of the LTs of Physics of the syllabus of Physics and Chemistry A (Form 1), weren’t enough so that a satisfactory change of teachers’ standpoints and practices was achieved. Therefore an intervention at level of teachers’ continuous formation will be essential. It should take the experience and conceptions of each one as departure point in order to accomplish iiithe following targets: a clarification of concepts, the capacity of critical analysis of the LTs that are proposed in the curriculum books and respective adaptations, the utilisation of the LTs in conditions that should be consistent with the intended aims and according to the available resources and the pupils’ capacities/difficulties.

Dissertação de mestrado em Física (área de especialização em Formação Contínua de Professores), O Ensino Experimental da Física tem vindo a ter uma relevância cada vez maior no contexto do Ensino da disciplina nas Escolas Básicas e Secundárias, é um tema actual que tem suscitado investigação e que se justifica, também, por ter implicações no funcionamento e na organização global da disciplina. Os princípios orientadores da organização e da gestão curricular do Ensino Básico reforçam a valorização das aprendizagens experimentais, promovendo a integração das dimensões teórica e prática. O papel das Ciências, em geral, e das Ciências Físicas, em particular, é o de contribuir, com utilidade, para o desenvolvimento das competências gerais dos alunos no final do Ensino Básico. Porém, existem constrangimentos conducentes ao insucesso de muitos alunos, no estudo da Física, que necessitam ser debatidos e estudados, como por exemplo, as estratégias de planeamento e desenvolvimento da realização hands – on de experiências. Na generalidade, durante a execução das actividades experimentais a maioria dos alunos sente dificuldades de organização e de orientação na tarefa, assim como, não interioriza “experimentalmente” os mecanismos inerentes a este tipo de actividades. Parece-nos fundamental o envolvimento directo dos alunos na sua própria aprendizagem, realizando actividades hands-on que se baseiam no “fazer para aprender”. Deste modo, novos tipos de guias de trabalhos práticos devem ser desenvolvidos, bem como, o estabelecimento de estratégias que permitam ao professor aceitar uma aproximação deste tipo na sala de aula, e a implementar. O principal objectivo da nossa investigação é estudar, discutir e estabelecer estratégias de planeamento e desenvolvimento de aulas práticas de realização hands-on de experiências em Física no 3º Ciclo do Ensino Básico. A amostra do estudo é constituída por 27 alunos que frequentaram o 9º ano de escolaridade, no ano lectivo 2009/10, e estão distribuídos por duas turmas. Com as devidas limitações e conscientes da generalização dos resultados, pelo relativamente reduzido número de alunos que participaram no estudo, o tratamento e a análise dos dados recolhidos permitiu-nos retirar as seguintes conclusões: os alunos envolvidos na amostra apreciaram positivamente a realização das actividades experimentais propostas e consideraram-nas como um importante contributo na sua aprendizagem; a evolução conceptual verificada nos alunos foi, francamente, satisfatória e as estratégias de planeamento e de desenvolvimento foram adequadas à experiência lectiva concretizada na investigação., The Teaching of Experimental Physics is having increasing relevance in the context of the discipline of Education in Primary and Secondary Schools. It is a research topic that is triggering an high interest also justified because it seems to have implications on the overall functioning and organization of the course. The guiding principles of organization and management of basic education curriculum reinforces the upward movement of experimental learning, promoting the integration of theoretical and practical areas. On the other hand, the role of science in general and Physical Sciences, in particular, is to contribute usefully to the development of general skills of the students at the end of basic education. However, there are constraints leading to the failure of many students in Physics that need to be debated and studied, for instance in what concerns planning strategies and development of hands-on experimental activities. In general, during the implementation of experimental activities most students experience difficulties of organization and orientation of the task, and doesn’t internalize "experimentally" the inherent mechanisms in these types of activities. It seems to us essential the direct involvement of students in their own learning, performing hands-on activities that are based on “do to learn”. Thus, new types of practical guides should be developed, as well as the establishment of strategies in order to enable the teacher to understand such an approach in the classroom and to implement it. The main objective of our research is to discuss and formulate strategies for planning and development of practical classes to execute hands-on experiments in physics in 3rd cycle’ classes of basic education. The study’ sample is composed by 27 students of the 9th grade of the 2009/10 academic year and is distributed on two classes. In spite the limitations and aware of the difficulties of generalization of the results, the treatment and analysis of the collected data allowed us to conclude the following: -Students involved in the sample enjoyed to perform the proposed experimental activities and considered them an important contribution to their learning. -The conceptual evolution observed in the students was very satisfactory. -The planning and development strategies were appropriate for the experience.

Dissertação de mestrado em Educação (área de especialização em Supervisão Pedagógica em Ensino das Ciências), O manual escolar constitui um recurso fundamental para os professores, influenciando de modo decisivo as suas práticas. As actividades laboratoriais constituem um recurso fundamental na Educação em Ciências verificando-se que os manuais escolares propõem um número variável de propostas de actividades. Alguns estudos já desenvolvidos demonstraram que as actividades laboratoriais sugeridas nos manuais escolares de Ciências não vão ao encontro das actuais tendências da Educação em Ciências, nem estão em consonância com os princípios preconizados pelas Orientações Curriculares para o Ensino Básico. Em Portugal os manuais para cada disciplina são adoptados por um período de quatro anos. Em 2008 os professores de Ciências Físico-Químicas escolheram os manuais relativos ao tema Viver Melhor na Terra a ser utilizados nas escolas entre 2008/2009 e 2011/2012. O objectivo desta investigação consistiu em analisar até que ponto as características das actividades laboratoriais propostas pelos manuais escolares são um factor importante, para os professores, no momento da adopção do manual escolar. Assim, num primeiro estudo analisamos e classificamos, quanto ao tipo e grau de abertura, todas as actividades laboratoriais sugeridas em todos (oito) os manuais escolares de Ciências Físico- Químicas adoptados. Num segundo estudo, realizamos entrevistas a nove professores de Física e Química, de modo a analisar quais os principais critérios que foram seguidos, nomeadamente a influência exercida pelas propostas de actividades laboratoriais. Os professores escolhidos utilizavam um dos três manuais mais escolhidos, a nível nacional. Os resultados da análise aos manuais escolares permitiram concluir que continuam a privilegiar actividades laboratoriais que possuem como objectivo primordial a construção ou o reforço do conhecimento conceptual, com um baixo grau de abertura, em detrimento de actividades que envolvem a resolução de problemas que exigem grande envolvimento do aluno. As entrevistas aos professores permitiram inferir que as características das actividades laboratoriais propostas pelos manuais escolares são um factor importante, para alguns professores, no momento da selecção do manual escolar a adoptar, embora não constituam o critério principal utilizado para a sua escolha. Consideramos assim que, as propostas da actividades laboratoriais sugeridas pelos manuais escolares devem ser mais coerentes com as perspectivas actuais da Educação em Ciências e que aos professores seja facultada formação que lhes permita obter um maior conhecimento acerca dessas perspectivas, que conduza a uma escolha mais informada dos manuais, nomeadamente no que diz respeito às actividades laboratoriais por eles propostas., The school textbook is a key resource for teachers, as teachers’ teaching practices seem to be heavily dependent on textbooks approaches to deal with curriculum themes. This also applies to science teachers that seem to draw on the textbooks to select most of the lab activities they use in their classes. Despite the fact that all the science textbooks usually include lab activities, the number of activities per textbook varies a lot. Besides, research has shown that the characteristics of textbook lab activities are hardly in agreement with the results from science education research as well as with the school curriculum guidelines. According to the Portuguese law, teachers have to choose a textbook to be prescribed in their own schools for a four years period of time. This also applies to physical sciences teachers who were asked to select textbooks dealing with the curriculum theme ‘Leaving better on earth’ in the academic year 2008/09. Thus, this piece of research aims at investigating whether or not the characteristics of these textbooks lab activities were an important element that teachers took into account when they chose a textbook to be prescribed in their schools from 2008/2009 to 2011/12. To attain this goal, two research studies were carried out. One of them focused on the analysis of the lab activities included in all (eight) the textbooks dealing with the theme Leaving Better on Earth that were available in the market for the 2008/09 academic year. The other study focused on teachers that had participated in the 2008/09 textbook selection process. Nine physical sciences teachers that were using the three textbooks prescribed in larger numbers of schools were interviewed in order to find out the role that the characteristics of textbook lab activities have played in the textbook selection process. The results indicate that textbooks tend to include lab activities aiming at constructing or confirming conceptual knowledge, having low degrees of openness, instead of using problem solving lab activities, which would require a higher level of cognitive involvement from students. In addition, results indicate that the characteristics of lab activities are an important element for some teachers with regard to textbook selection, but they are not the key factor for them to decide on the textbook to be prescribed. As textbook lab activities are not consistent enough with the modern perspectives on using the laboratory for teaching science, and science teachers use textbook lab activities but are not concerned about their characteristics when selecting the textbooks for their schools, it seems necessary to improve science teacher education on using the laboratory for teaching in order to help them to become aware of the key issues that should be taken into account when dealing with lab activities, in general, and textbook lab activities in particular.

Dissertação de mestrado em Física (área de especialização em Ensino), O registo dos elementos meteorológicos por uma Estação Meteorológica Automática (EMA) depende da leitura efectuada pelos seus sensores sendo afectado, de forma significativa, pelas interacções que os sensores sofrem no local da instalação da EMA. Um ambiente onde se constatam essas interacções de forma regular é o ambiente urbano. O tema deste trabalho tem origem no facto da Estação Meteorológica Automática Davis Vantage Pro2 Plus da Universidade do Minho (UM), localizada no Campus de Gualtar, estar inserida num ambiente urbano, o que torna pertinente o estudo da influência da sua localização nas suas medições. Este trabalho é constituído por diversas etapas. Em primeiro, por uma contextualização teórica, um estudo dos principais elementos meteorológicos medidos por estações meteorológicas, uma caracterização da EMA da UM e dos sensores que a constituem, uma descrição da sua localização às várias escalas espaciais e uma estimativa da sua representatividade. Segue-se um estudo das normas e condições requerida para a localização de uma EMA pela Organização Mundial de Meteorologia (OMM), em áreas urbanas, com posterior análise da observância por parte da EMA. Por último, comparam-se dados relativos a alguns elementos meteorológicos entre esta e outra EMA localizada na cidade de Braga. Com este estudo verifica-se que, de uma forma geral, os dados meteorológicos recolhidos na EMA, no Campus de Gualtar são representativos à Escala Local, num raio de um quilómetro e que os requerimentos da OMM para a localização e exposição de EMA, em áreas urbanas são maioritariamente cumpridos. Quanto à comparação qualitativa de dados meteorológicos, verifica-se que a performance da EMA do Campus de Gualtar é boa. Registaram-se alguns desvios entre ambas as estações que são aceitáveis e esperados, dadas as diferentes localizações das EMA, The measuring of meteorological elements by an Automatic Weather Station (AWS) depends on the records provided by their sensors, which is significantly affected by the interactions that they have at their location. An environment where these interactions can be noticed on a regular basis is the urban environment. The subject of this work comes from the fact that the Automatic Weather Station Davis Vantage Pro2 Plus at the University of Minho (UM), located on the campus of Gualtar, is inserted in an urban environment, which makes pertinent to study the influence of their position in their measurements. This work contains several steps. First, it’s given a theoretical context, the main meteorological elements measured by weather stations are studied, the AWS at UM and its sensors are studied, it’s provided a description of its location at several spatial scales and its representativeness is estimated. The next step is the study of rules and conditions required for the location of an AWS given by the World Meteorological Organization (WMO) in urban areas, and further it’s analyzed the observance by the AWS. Finally, it’s compared some meteorological data related between this AWS and another one in located the Braga city. This study shows that, in general, the meteorological data collected from the Gualtar AWS are representative at the local scale within a radius of one kilometer and the WMO requirements for the location and exposure of AWS in urban areas are largely achieved. With respect to the qualitative comparison of meteorological data, it indicates that the performance of EMA is good. There were some differences between the records of both stations that are acceptable and expected, given the different locations of the AWS’s.

Dissertação de mestrado em Física (área de especialização em Ensino), As novas tecnologias influenciam cada vez mais as metodologias de ensino. Tendo em conta este facto, o presente trabalho baseia-se na criação de recursos didácticos para o ensino da Física e, de certa forma na complementação do ensino experimental com a apresentação de software didáctico de apoio. Foi desenvolvida uma actividade laboratorial real e um suporte informático, enquadrado no programa nacional da disciplina de Física (12º ano de escolaridade) e referente ao trabalho laboratorial obrigatório, TL I.5 – “Coeficiente de viscosidade de um fluido”. A implementação deste tipo de recursos é de grande interesse para o Ensino Secundário, no âmbito da Mecânica dos Fluidos, pois promove a criatividade e interactividade do ensino da Física. Por outro lado, é de extrema importância a utilização de um método de ensino – aprendizagem que não concentre o ensino da Física exclusivamente na veiculação de informação, mas que tenha em atenção toda a construção do conhecimento, num contexto mais amplo, englobando os conteúdos e os processos de construção. Desta forma, o objectivo principal destes recursos didácticos reside no facto de complementar o processo de ensino – aprendizagem, de forma a serem utilizados numa componente pré-laboratorial ou póslaboratorial, dependendo da abordagem que o professor pretenda, enquanto elemento activo deste processo. O desenvolvimento desta actividade laboratorial virtual deu origem a um sítio na internet, que disponibiliza ao utilizador um conjunto de informações acerca do tema em questão, conjunto este constituído por: desenvolvimento de conceitos, guia da actividade laboratorial, exercícios de avaliação de conhecimentos, um vídeo demonstrativo e uma simulação que permite ao utilizador variar os parâmetros relevantes, da forma mais adequada. Finalmente, é salientar que estas actividades laboratoriais virtuais se apresentam como fonte de motivação para os alunos e podem combater o insucesso escolar, se implementadas de forma adequada. No entanto, estas não substituem os métodos experimentais e devem ser encaradas como complemento., The new technologies are changing constantly the teaching methods. Given this fact, the present work is based on the creation of teaching resources to be part of the learning of physics and in some way to complement the experimental teaching techniques with the presentation of appropriated software to support this subject. The aim is to develop real and virtual resources to support practical work develop in Physics, as part of the National Physics Curriculum (12th grade). These resources were developed to complement the compulsory practical work, TL I.5 - "Viscosity coefficient of a fluid." The implementation of such resources is of great interest to Secondary Schools and in the study of Mechanics of Fluids, therefore promotes creativity and interactivity in the study of physics. It is also, extremely important, the use of new teaching methods that do not focus the learning process, exclusively, on the transmission of contents, but give more relevance to the construction of knowledge based on the content and the process of learning. Therefore, the main objective of these teaching resources is to enrich the learning process by applying it as laboratory component which can be used before and after the laboratory session, depending on the approach that the teacher wants to implement as the active element of this process. The development of this laboratory virtual activity has led to a web site that offers the user a set of information about the topic in study. This set consists of: development of concepts, practical guide, assessment questions, video demonstration and virtual simulation that allows the user to vary the relevant parameters in the appropriate way. Finally, is referred that the Laboratory Virtual Activities are presented as a source of motivation for students and school and can fight against the student’s failure if implemented properly, however they do not replace the experimental methods, but must be seen as resources that complement these methods.

Tese de doutoramento em Educação (ramo de conhecimento em Metodologia do Ensino das Ciências), Desde finais do século XX que investigadores e educadores em ciências, de diversos países, mostram um interesse crescente em promover, nos alunos, a competência da argumentação. Algumas investigações realizadas, apoiadas nas perspectivas de autores como Toulmin e Walton, evidenciaram que as práticas argumentativas dos alunos podem contribuir para que estes compreendam a relação entre as teorias científicas e a evidência empírica e desenvolvam a capacidade de participar e tomar decisões sobre assuntos controversos, de cariz sócio científico. Dado que argumentar implica relacionar as conclusões com as evidências que as suportam, o laboratório de ensino das ciências pode ser um lugar propício ao desenvolvimento dessas competências. Contudo, apreender criticamente a natureza e validade da evidência empírica não é compatível com uma utilização do laboratório centrada em actividades com baixo grau de abertura, baseadas em protocolos de tipo receita que os alunos se limitam a seguir de um modo cognitivamente passivo. Em Portugal, os documentos reguladores do ensino das ciências salientam a importância de desenvolver nos alunos a competência de argumentação e de os preparar para construírem argumentos empiricamente fundamentados. Uma vez que nas aulas de ciências tem sido dada pouca atenção ao desenvolvimento das competências argumentativas dos alunos, a presente investigação visou averiguar em que medida a apropriação de conceitos do âmbito da Termodinâmica, a compreensão de cinco conceitos (hipótese, teoria, evidência, argumento e conclusão) relacionados com a argumentação em ciências e os argumentos produzidos pelos alunos estão, ou não, relacionados com as características (grau de abertura e tecnologia utilizada) dos contextos laboratoriais em que as actividades são realizadas. Na investigação participaram 64 alunos do 10º ano, distribuídos por três grupos de investigação, que realizaram actividades em contextos laboratoriais distintos, durante cerca de um período lectivo. Dois grupos realizaram actividades laboratoriais de grau de abertura elevado, usando tecnologias diferentes (termómetros e SATD, para efeitos de recolha de dados); o terceiro grupo realizou actividades com baixo grau de abertura e usou, também, um SATD. Os dados foram recolhidos através de um questionário, usado como pré-teste e pós-teste, que incidiu sobre os conteúdos conceptuais envolvidos nas actividades realizadas pelos alunos e sobre os cinco conceitos relacionados com a argumentação em ciências. Além disso, foram feitos registos áudio das conversas dos alunos pertencentes aos diversos grupos de trabalho, de cada um dos três grupos de investigação, e recolhidos os registos escritos dos consensos alcançados pelos alunos. A forma como os diferentes contextos laboratoriais, contribuíram para promover a compreensão de conceitos de Física, bem como a compreensão dos cinco conceitos, relacionados com a argumentação em ciências, foi analisada a partir das respostas ao questionário. Por sua vez, a influência dos diferentes contextos laboratoriais nas interacções verbais e na quantidade e qualidade dos argumentos apresentados foi analisada a partir de registos escritos produzidos por cada grupo de trabalho e das transcrições dos registos áudio das conversas dos alunos A análise comparativa dos resultados obtidos pelos dois grupos que usaram o SATD, em actividades com diferente grau de abertura, sugere que as actividades com grau de abertura elevado tiveram uma influência positiva na apropriação dos conteúdos conceptuais abordados pelos alunos e no desenvolvimento das suas ideias cerca dos conceitos relacionados com a argumentação em ciências. Acresce que, embora o número médio de argumentos produzidos pelos dois grupos seja muito próximo, o grupo que realizou actividades com grau de abertura elevado apresentou argumentos com mais qualidade. Estes resultados sugerem que as actividades com grau de abertura elevado conduzem aprendizagem e argumentos de mais qualidade. A análise comparativa dos resultados obtidos pelos dois grupos de investigação que trabalharam com actividades de elevado grau de abertura, usando tecnologias diferentes, sugere que o uso do SATD não teve influência positiva no desempenho dos alunos. De facto, no que respeita à apropriação dos conteúdos conceptuais os resultados obtidos pelos dois grupos foram próximos e no desenvolvimento das ideias sobre os conceitos relacionados com a argumentação em ciências o grupo que usou termómetros mostrou um desempenho superior. Constatou-se, também, que este grupo apresentou, em média, maior número de argumentos, enquanto que o grupo que usou o SATD apresentou argumentos de maior qualidade científica. Assim, a discussão foi mais intensa no primeiro grupo mas parece ter sido mais profunda no grupo que usou o SATD. As conclusões que decorrem desta investigação reforçam o interesse pedagógico do desenvolvimento, no âmbito do ensino e na aprendizagem das ciências, das práticas argumentativas dos alunos. Estas deverão ser alvo de maior atenção em sala de aula, dando cumprimento às directrizes dos documentos reguladores. No entanto, para alcançar este objectivo, parece necessário investir na formação dos professores, a fim de que possam ajudar os alunos a desenvolver as suas competências, não só argumentativas, mas também metacognitivas, uma vez que estas últimas são relevantes para poderem avaliar os seus próprios argumentos., Since the end of the XX century, a few science educators and researchers have been concentrating on promoting the development of students’ argumentation-related competences. A few research studies, based on authors like Toulmin and Walton, have shown that the practice of argumentation may foster students’ understanding of the relationship between scientific theories and empirical evidence and may lead them to develop their capacity to participate and make decisions about controversial socio-scientific issues. Building up an argument requires the establishment of a relationship between conclusions and the empirical evidence that supports them. Hence, the scienceteaching laboratory seems an appropriate and valuable educational environment to develop students’ argumentation competences. However, the development of a critical understanding of the nature and validity of empirical evidence is not consistent with the use of close lab activities, based on receiptlike worksheets that students follow in a passive way, from a cognitive point of view. In Portugal, the national documents that guide curriculum development in science emphasise the importance of both developing students’ argumentation-related competences and helping them to build up empirically based arguments. The development of students’ argumentation-related competences has deserved a reduced attention in science classes. Therefore, this research study aims at finding out to what extent the learning of Thermodynamics concepts, the understanding of five concepts related to argumentation in science (hypothesis, theory, evidence, argument, and conclusion) and the students’ produced arguments depend on the characteristics (level of openness, and measurement technology used) of the lab activities used in the classes. The research study involved 64 tenth graders, divided into three research groups that carried out different lab activities during a school term. Two research groups undertook activities with a high level of openness, but different technologies (thermometers and dataloging equipment); the third research group carried out low level of openness activities and used dataloging equipment. Data were collected by means of a questionnaire that was used as a pre- and a post-test. The questionnaire included questions focusing on the concepts dealt with in the lab activities as well as on the argumentation concepts mentioned above. In addition, students’ conversations during teamwork to undertake the activities were audio recorded. Written documents containing the consensus reached in each small group with regard to the activities undertaken were also collected. Data collected by means of the questionnaire were used to find out how the diverse lab environments contributed to promoting students’ understanding of Physics concepts as well as the understanding of the five argumentation concepts mentioned above. On the other hand, the influence of the different lab environments on students’ verbal interactions and on the quantity and quality of the arguments produced were analysed based on both the written documents produced by the small groups and the transcripts of students’ conversations. A comparative analysis of the results attained by the two groups that used dataloging equipment in activities with different levels of openness suggests that the high level of openness of the lab activities favours both students’ science concepts development and students’ science argumentation concepts learning. In addition, and despite the fact that the number of arguments produced by the two groups is quite similar, the research group that carried out higher level of openness activities has built better quality arguments. A comparative analysis of the two research groups that undertook activities with high level of openness and used different measurement technologies, suggests that the use of dataloging equipment had no positive effect on students’ performance with regard to science and argumentation-related concepts. Rather, the research group that used thermometers showed a better performance with regard to argumentation-related concepts. In addition, while this research group has built a higher number of arguments, the group that used dataloging equipment has built better quality arguments. Thus, the results of this research study stress the educational interest of developing students’ argumentation practices within the science education context. These educational practices should deserve more attention in the science classes also because they are prescribed by the syllabuses and other official documents. However, in order to attain that goal, it seems necessary to improve teacher education so that teachers can help students to develop not only their argumentation competences but also their metacognitive competences, as these are required for them to analyse their own arguments.

Dissertação de Mestrado em Educação (área de especialização em Supervisão Pedagógica em Ensino das Ciências), Os Cursos de Educação e Formação (CEF) de nível II oferecem aos alunos uma nova oportunidade para concluírem a escolaridade obrigatória e ao mesmo tempo para aprenderem uma profissão, conferindo-lhes, desta forma, um certificado escolar e uma qualificação profissional. A disciplina de Física e Química, inserida na matriz curricular destes cursos, deve permitir que “os alunos alcancem um desenvolvimento intelectual e as bases de conhecimento que permitam aceder, com a formação adequada, às diferentes saídas profissionais” (Direcção Geral de Formação Vocacional). Contudo, não existem, até ao momento, estudos que nos dêem conta de como formandos e formadores avaliam esta disciplina no que respeita à consecução dos objectivos que pretende atingir. Partindo desta realidade definiu-se como objectivo deste estudo: (1) investigar opiniões/percepções de formadores e formandos dos CEF sobre: os cursos, a disciplina de Física e Química e práticas na leccionação da disciplina. Participaram no estudo 6 formadores de Física e Química e 14 formandos de CEF de nível II, inseridos em vários cursos. Os dados foram recolhidos através de uma entrevista, realizada aos formadores e formandos, cujos protocolos incluíam 26 questões. Dos resultados obtidos destacam-se os seguintes: (1) formadores e formandos vêem os CEF como uma oportunidade para conclusão do 9.º ano de escolaridade e aprendizagem de uma profissão; (2) a disciplina de Física e Química é considerada como adequada pela maioria dos formadores e dos formandos para a formação geral destes; contudo, a sua adequação para a futura profissão não recebe a mesma concordância por parte de todos os entrevistados; (3) a disciplina de Física e Química apresenta conteúdos comuns às disciplinas da componente tecnológica, com excepção do Curso de Instalações e Operações de Sistemas Informáticos; (4) os formandos valorizam a ligação dos conteúdos ao quotidiano e as aulas práticas, o que está em consonância com a prática pedagógica dos formadores; (5) a avaliação dos alunos é predominantemente formativa, havendo uma menor valorização dos testes. Estes resultados podem significar que a disciplina de Física e Química se adequa, de forma geral, ao perfil dos formandos dos CEF de nível II., Level II Technological Programmes offer students a new opportunity to complete compulsory education and learn a profession, providing them with a school certificate and professional qualifications. The Physical Sciences subject is part of the curriculum and should allow “students to acquire the intellectual development and knolwledge base needed to access jobs with appropriate training”. However, there are no studies to date on how teachers and students evaluate this subject as regards the attainment of its goals. Given this situation, the present study aims at investigating the opinions/ perceptions of teachers and students in Level II Technological Programmes about: the programmes, Physical Sciences, and the teaching practices within this subject. The study involved 6 Physical Sciences teachers and 14 students from various programmes. Data were collected through an interview to teachers and students, whose protocol included 26 questions. The most important results were as follows: (1) both teachers and students see these programmes as an opportunity to complete the 9th grade and learn a profession; (2) the Physical Sciences subject is considered by most respondents to be an appropriate subject for the students’ general training; however, its appropriateness for future professions is not equally acknowledged by the interviewees; (3) the Physical Sciences subject integrates contents that are common to the technological subjects, except for the Programme of Informatic Systems Installation and Operations; (4) students value the connection between learning contents, daily experience and practical classes, which is in consonance with the teachers’ pedagogical practice; (5) student evaluation is mostly formative and tests are not much valued. These results suggest that the Physical Sciences subject is globally appropriate to the students’ profile in level II Technological Programmes.

Dissertação de Mestrado em Educação - Área de Especialização em Supervisão Pedagógica em Ensino da Física e Química, As Visitas de Estudo são consideradas, tanto pela investigação, como pelo como Currículo Nacional do Ensino Básico, como recursos dotados de inúmeras potencialidades educativas. Por outro lado, diversos estudos sugerem que os jovens, de um modo geral, gostam de Visitas de Estudo e aprendem através delas. Esta investigação pretende: através de questionários, averiguar as concepções e caracterizar as representações de práticas que professores (n=56) do 3º Ciclo do Ensino Básico, a leccionar a disciplina de Ciências Físico-Químicas, e alunos (n=214) do 9º ano de escolaridade, pertencentes ao Quadro de Zona Pedagógica do distrito de Viana do Castelo, possuíam sobre as Visitas de Estudo; através de entrevistas, analisar as opiniões de cinco professores e de cinco alunos de Ciências Físico-Químicas, antes e após a realização de uma Visita de Estudo ao Museu do Homem e à Casa das Ciências, na Corunha. Os resultados mostraram que: para os professores e os alunos inquiridos, as Visitas de Estudo são actividades que se realizam fora do contexto escolar e que permitem aos seus intervenientes desenvolverem-se a nível conceptual, procedimental e de relacionamento inter-pessoal e afectivo; praticamente todos os alunos inquiridos afirmaram costumar participar em Visitas de Estudo; todos os professores inquiridos afirmaram ter organizado Visitas de Estudo e alguns deles também afirmaram costumar acompanhar os alunos em outras Visitas de Estudo; os professores consideraram os aspectos burocráticos como os principais entraves à organização de Visitas de Estudo; segundo os intervenientes, a Visita de Estudo ao Museu do Homem e à Casa das Ciências conferiu uma maior visibilidade aos aspectos teóricos da disciplina de Ciências Físico-Químicas; a preparação da visita permitiu a familiarização com o contexto e evitou situações de ansiedade e de não aprendizagem por parte dos alunos; os professores acompanhantes consideraram, contudo, que a preparação das Visitas de Estudo deve ser melhorada e envolver tanto alunos como professores. Assim, embora as Visitas de Estudo realizadas em Ciências Físico-Químicas, pareçam ter alcançado já um nível razoável, sugere-se um maior investimento na sua preparação, de modo a torná-las mais produtivas., Research in science education as well as the Portuguese school curriculum acknowledges Field trips as powerful educational resources. In addition, several research studies suggest that most youngsters enjoy field trips and develop learning when they take part in them. This research study aims at: characterizing low secondary school Physical Sciences teachers’ conceptions and representations of practices concerning Field Trips; analysing teachers’ and students’ opinions on a Field Trip to the House of Humankind and to the House of Sciences, at A Coruña, Spain. In the former case, data were collected by means of a questionnaire from 56 teachers working at the district of Viana do Castelo; in the later case interviews were conducted with five students and five teachers. Results indicate that students as well as teachers conceptualize Field Trips as activities that take place outside the school and that enable participants to develop themselves from conceptual, procedural, interpersonal and affective points of views; the majority of the participants stated that they were used to take part in Field trips; most of the teachers stated that they were used to organize Field trips and a few of them also stated that they were used to accompany students in Field Trips organized by other teachers; teachers considered bureaucracy as the main factor that impairs the organization of Field Trips; according to the participants, the visit to the House of Humankind and to the House of Sciences, increased the meaning of Physical Sciences contents; the previous preparation of the visit led to a familiarization with the context which was relevant to both reducing anxiety and facilitating learning; however, teachers stated that Field Trips preparation needs to be improved and should engage students as well as accompanying teachers. Hence, although Physical Sciences Field Trips seem to have attained a reasonable organizational level, more investment should nevertheless be made in their preparation in order to maximize their educational power.

Dissertação de Mestrado em Educação - Área de Especialização em Supervisão Pedagógica no Ensino de Física e Química, O presente estudo teve como grande objectivo a caracterização da imagem que os alunos do nono ano de escolaridade apresentam sobre a disciplina de Ciências Físico-Químicas em si e da forma como estabelecem a relação da mesma com a Matemática. Os dados que tornaram possível a vertente empírica do estudo foram recolhidos através de um inquérito por questionário, abrangendo todas as escolas do Quadro de Zona Pedagógica do Baixo Alentejo/Alentejo Litoral, onde estava a ser leccionado o nono ano de escolaridade, sendo seleccionada uma turma desse ano, representativa de cada uma delas. Uma das vertentes estruturantes do questionário procurava conhecer, por recurso a escalas de tipo Likert, as representações dos alunos sobre aspectos relacionados com a utilidade e as aulas da disciplina de Ciências Físico-Químicas e a influência da Matemática nesta; a outra vertente, baseada desta vez na técnica do diferencial semântico, pretendia, essencialmente, caracterizar as opiniões e as atitudes dos alunos sobre o interesse e a relevância social daquelas duas disciplinas e sobre a presença da Matemática nas Ciências Físico-Químicas. O questionário permitiu ainda recolher informação relativamente a aspectos pessoais, relacionados com o seu percurso escolar. A análise dos resultados obtidos pareceu indicar uma opinião positiva dos alunos em relação à utilidade e às aulas de Ciências Físico-Químicas. No que se refere à relação desta com a Matemática, a amostra de inquiridos pareceu evidenciar percepções e sentimentos diferenciados e mesmo contraditórios. Se é verdade que a grande maioria deles tendeu a reconhecer que a Matemática é, de facto, imprescindível na compreensão dos conceitos de física e de química, também acontece que um número considerável dos mesmos manifestou a opinião de que a Matemática pode, apesar disso, tornar menos interessante a disciplina de Ciências Físico-Químicas e dificultar, inclusivamente, o sucesso na mesma. Esta posição foi sobretudo assumida pelos alunos que tinham uma escolaridade marcada por retenções de ano ou por reprovações, nomeadamente a Matemática, mas também a Ciências Físico-Químicas.

Dissertação de Mestrado em Educação - Área de Especialização em Supervisão Pedagógica em Ensino de Física e Química, A importância que as actividades laboratoriais (AL) apresentam no ensino e na aprendizagem das ciências depende da sua consistência com os objectivos da educação em ciências e da forma como o professor as implementa e avalia. A investigação em educação em ciências sugere que os professores possuem concepções e desenvolvem práticas referentes à componente laboratorial que resistem às mudanças curriculares, o que faz com algumas práticas menos desejáveis se perpetuem. Esta investigação pretendeu averiguar os efeitos que, segundo professores de Física e Química do Ensino Secundário, a Reforma Curricular do Ensino Secundário (RCES) produziu nas práticas de utilização das actividades laboratoriais e de avaliação das aprendizagens a elas associadas, e caracterizar a sua opinião acerca da existência de uma lista de AL nos programas de Física e Química. A recolha de dados foi efectuada através de um questionário, distribuído por correio e respondido por 102 professores dispersos pela região norte do país. Os resultados obtidos revelaram que, segundo os professores, quer antes quer após a RCES predomina: a utilização de AL para confirmar ou para ilustrar a teoria previamente leccionada; a concretização das AL é apoiada, frequentemente, por protocolos laboratoriais sugeridos pelos próprios professores e extraídos de manuais escolares; a execução de procedimentos laboratoriais pelos alunos organizados em pequenos grupos; o recurso a relatórios para efeitos de avaliação das aprendizagens associadas às AL. Relativamente à existência de uma lista nacional de AL, os professores consideram que: a lista facilita a tarefa do professor e é-lhe útil; que é necessário os alunos realizarem essas AL para terem sucesso nos exames nacionais do Ensino Secundário; que essas AL são adequadas aos objectivos dos programas, embora só algumas estejam adaptadas às condições das escolas. Dado que a RCES parece não ter alterado as práticas dos professores, recomenda-se um investimento na formação, dos mesmos com vista a um melhor aproveitamento das AL propostas pelos programas., The role played by lab activities in science teaching depends on their consistency with science education objectives as well as on the way teachers put them into practice and assess learning that takes place from them. Besides, science education research suggests that teachers hold conceptions and develop practices that resist to curriculum reforms: This resistance is at least in part responsible for the perpetuation of some undesirable practices. This piece of research aims at investigating the effects that, according to secondary school Physics and Chemistry teachers, the secondary school curriculum reform had on the teachers’ teaching and assessment practices as well as at characterizing teachers’ opinions on the list of lab activities included in the Physics and Chemistry syllabus. Data were collected by means of a questionnaire handed out by post and answered by 102 teachers, from the north of the country. Results indicate that, according to the teachers, before as well as after the secondary school curriculum reform, the most common is: the use of lab activities to confirm the theory previously taught; the implementation of lab activities supported by worksheets suggested by the teachers and taken form textbooks; the development of the experimental procedure by the students in small groups; the use of lab reports to assess learning. As far as the list of lab activities is concerned, teachers tend to believe that: it facilitates their job as teachers and is useful to them; students need to perform those activities if they are to succeed in the final exam; those activities are consistent with the syllabus aims but a few of them are not adequate to the school conditions. As the secondary school curriculum reform seems to have not influenced teachers’ practices, an investment on teacher education is proposed so that more profit can be taken from the lab activities suggested by the syllabus.

Dissertação de Mestrado em Ensino de Física., Este trabalho tem como objectivos fundamentais, a criação de material virtual de apoio a uma actividade experimental e o teste da viabilidade de utilização deste material em ambiente de sala de aulas. A actividade laboratorial seleccionada para este trabalho foi a AL1.1 do 10º ano do ensino secundário da disciplina Física e Química A, intitulada “Emissão e absorção de radiação”. O trabalho deu origem a material electrónico disponível no endereço de Internet (www.fisica.uminho.pt/alv), onde se encontra o que foi denominado como Actividade Laboratorial Virtual (ALV), que inclui de material de apoio à preparação da actividade, uma simulação computacional da actividade e áreas de avaliação. A área de apoio está dividia nas seguintes componentes: exploração de conceitos; explicação e guia da actividade laboratorial; informação histórica; biografia de cientistas; aplicações tecnológicas relacionadas. A simulação computacional foi desenvolvida com a plataforma de animação gráfica Adobe Flash e reproduz as condições laboratoriais da actividade. O material desenvolvido foi testado com alunos do 10º ano de escolaridade da disciplina Física e Química A do ensino secundário português. A implementação consistiu na comparação entre três grupos diferentes, um com acesso apenas ao material virtual, outro grupo com acesso ao material virtual e real e um grupo de controlo com acesso apenas a material real. Os resultados obtidos na implementação mostram grande afinidade e gosto dos alunos com materiais electrónicos. Os grupos com acesso ao material virtual mostraram maior evolução com respeito à aquisição dos conceitos envolvidos na experiência comparativamente com o grupo de alunos de controlo. O objectivo dos materiais desenvolvidos é o de complementar o processo de ensino/aprendizagem. Preferencialmente devem ser usados como ajuda na preparação das actividades em laboratório ou na preparação das conclusões posteriores à actividade. Contudo, verifica-se que em casos especiais, quando não exista a possibilidade de aceder ao material experimental, a actividade laboratorial virtual pode ser assumida como substituto da actividade real. Duas das principais conclusões retiradas deste estudo são: • As actividades laboratoriais virtuais são uma ferramenta de ensino/aprendizagem valida na implementação em espaços lectivos; • As actividades laboratoriais virtuais não dispensam a participação activa do professor, mas exigem um envolvimento diferente deste elemento., The objectives of this work are the creation of an experimental virtual activity and to test its viability in order to be used in regular classes. The experimental virtual activity, “Emission and Absorption of Radiation”, was based on the laboratory activity AL 1.1 from the 10th grade of the Physics and Chemistry A class. The so called Virtual Laboratory Activity is shown in an Internet site (www.fisica.uminho.pt/alv) and includes supporting material for the preparation of the activity, the computer simulation and self-evaluation areas. The supporting area is divided in the following items: historical information, biography of scientists and technological application related to this activity. The computer simulation was developed with Adobe Flash software and emulates the laboratory condition of the experiment. The developed material was tested with students of the 10th grade of the Physics and Chemistry A class of the Portuguese education system. The implementation consisted on the comparison of three different groups. One group had only access to the virtual experiment, other had access to the virtual and real experiment and a control group had just access to the real experiment. The collected results show the affinity and likeness of students with electronic simulations. The group with access to the computer simulation showed a better evolution in the understanding of the physical concepts related to the experiments in comparison with the control group. The objective of the developed software is to complement the teaching/learning process. It is proposed to be used as a help to the preparation of the laboratory activity or the evaluation of the conclusions after the experimental class. However, on special cases, when there is no the possibility of performing the real experiment, the virtual experiment could be used as a replacement to the real activity. Two main conclusions were withdrawn from this study: • The virtual laboratory activities are a valid tool for teaching/learning when used in regular teaching environments; The virtual laboratory activity does not avoid the active participation of the teacher, but demands a different evolvement.

Tese de Doutoramento em Educação - Área de Conhecimento de Metodologia do Ensino das Ciências, Desde os primeiros anos de vida, as crianças vão construindo ideias acerca dos fenómenos físicos que observam no mundo que as rodeia. Quando ingressam na Educação Pré-Escolar usam estas ideias para compreender muitos fenómenos físicos e para explicarem a sua ocorrência. Muitas vezes, os educadores de infância não estão conscientes da existência dessas ideias e conduzem as crianças à exploração do mundo como se se tratasse do primeiro contacto da criança com os fenómenos físicos em causa. Diversos autores atribuem esta postura à insegurança científica e metodológica destes profissionais e ao seu receio em serem questionados pelas crianças relativamente a assuntos que dominam pouco. Esta insegurança pode dever-se à escassez de formação no domínio das ciências, facultadas a estes profissionais durante o ensino secundário e superior. Esta falta de formação é particularmente relevante no caso da Física e da Química, dada a pequena expressão que as ciências têm nos currículos dos cursos de formação de ducadores de Infância, e pode também justificar o baixo recurso a actividades laboratoriais, especialmente do domínio das ciências físicas, por parte destes profissionais, bem como o facto de as actividades laboratoriais implementadas serem, geralmente, do tipo ilustrativo, com procedimento desenhado e executado pelo educador de infância, e não explicitamente relacionadas com os conhecimentos prévios das crianças. Neste contexto, foi realizada uma investigação que envolveu dois estudos complementares. No primeiro, através do inquérito por questionário, procurou-se caracterizar as práticas referentes à abordagem de assuntos do âmbito das ciências físicas, com recurso a actividades laboratoriais, dos educadores de infância portugueses (N=228) do distrito de Viana do Castelo e analisar a sua formação prévia em ciências bem como as eventuais necessidades de formação sentidas pelos participantes no estudo. No segundo estudo, avaliou-se o impacto de um programa de formação que foi desenhado e aplicado a 16 educadores de infância do concelho de Viana do Castelo, na abordagem de assuntos do âmbito das ciências físicas, com recurso a actividades laboratoriais com crianças dos três aos seis anos de idade. Os resultados do primeiro estudo mostraram que: a formação em ciências da maior parte dos participantes no estudo terminou no 9º ano de escolaridade; durante a formação inicial e em serviço a maioria destes profissionais não abordaram assuntos do domínio das ciências físicas, com recurso a actividades laboratoriais; muitos deles afirmaram evitar a abordagem com as crianças de assuntos relacionados com este domínio, embora estejam convencidos que as crianças aderem bem às actividades laboratoriais; a maioria reconheceu ter falta de formação aos níveis científico e metodológico para a abordagem de assuntos do domínio das ciências físicas. No segundo estudo avaliámos o impacto de um programa de formação, em serviço, de educadores de infância destinado ao aprofundamento científico e metodológico de assuntos do âmbito das ciências físicas, com recurso a actividades laboratoriais. Este programa de formação envolveu quatro fases: diagnóstico, formação, aplicação de conhecimentos no Jardim de Infância e avaliação final. As entrevistas realizadas na fase de diagnóstico mostraram que os educadores de infância acreditavam nas potencialidades das actividades laboratoriais mas apenas as usavam para abordar temas relacionadas com a água. Para além disso, as actividades usadas eram fechadas, de tipo ilustrativo, e não tinham em conta as ideias prévias das crianças. Na sequência da formação, os educadores de infância passaram a implementar, com as suas crianças, diferentes tipos de actividades laboratoriais, com diferentes graus de abertura, sendo a maioria destas actividades destinadas à reconstrução de conhecimento conceptual das crianças e ao desenvolvimento de conhecimento procedimental. A avaliação final, baseada em observação de práticas, análise de documentos e entrevistas, mostra que: as dificuldades científicas e metodológicas inicialmente manifestadas pelos educadores de infância foram diminuindo e que, para tal, contribuiu o acompanhamento da formadora na fase de aplicação; as concepções sobre actividades laboratoriais e sua utilização no ensino das ciências evoluíram, aproximando-se das concepções mais consensuais entre os especialistas neste assunto. Os resultados desta investigação apontam para a necessidade, não só de uma reformulação dos currículos da formação inicial de Educadores de Infância, de modo a incrementar a formação científica e metodológica dos novos profissionais, mas também de um maior número de acções de formação no âmbito das ciências física, em geral, e do seu ensino com recurso a actividades laboratoriais, em particular, a fim de reforçar a formação dos educadores em serviço e de contribuir para que as crianças comecem, desde cedo, a olhar mais crítica e interessadamente para o mundo que as rodeia., Since very early in their lives, children build up ideas on the physical phenomena they can observe in the world around them. When they enter pre-school they tend to use those ideas to make sense of the physical phenomena that are dealt with in the school. However, pre-school teachers are seldom aware of the existence of such ideas and therefore they guide children to explore the world as if it were the first time they were meeting such phenomena. To several authors, pre-school teachers possess limited knowledge in science as well as in science teaching and consequently, they adopt practices that enable them to avoid taking the risk of being asked questions by their children. This behaviour may be due to the lack of education in science in both secondary school and initial teacher education programmes. This lack of education is especially important in the case of physics, as this science is hardly included in initial teacher education programmes. It may also explain the low use of laboratory activities in pre-school as well as the fact that the laboratory activities that are used in kindergarten are illustrative in nature, with a procedure drawn and carried out by the teacher, and not explicitly related to children’s previous knowledge. Thus, a piece of research involving two complementary studies was conducted. One of the studies aimed at: characterizing Portuguese pre-school teachers’ practices regarding the teaching of physical sciences issues by means of laboratory activities; analysing pre-schoolteachers’ previous (initial and in-service) education on science; and diagnosing their own perceived needs in science education. Data were collected by means of a questionnaire that was completed by 228 teachers teaching at Viana do Castelo. The second study aimed at evaluating the impact of a teacher education programme on the way 16 preschool teachers deal with the laboratory teaching of physical sciences issues when they are eaching children aged 3 to 6. The results of the first study showed that: most of the participants had studied science up to 9th grade; most of the subjects did not take science courses in the lab either during initial or in-service teacher education; despite the fact that they believe that children enjoy lab activities, many teachers assumed that they avoid teaching science; the majority of the participants recognised that they have a lack of education at both the conceptual and the methodological levels to teach issues within the scope of physical sciences. The second study evaluated the impact of an in-service teacher education programme aiming at deepening teachers’ physical sciences knowledge as well as their competencies for using the lab to teach physical sciences. This programme was organised around four phases: diagnosis of previous ideas and practices, re-structuring of knowledge, application of knowledge at the kindergarten and overall evaluation. The interviews carried out during the diagnosis phase indicate that pre-school teachers were convinced of the educational potentialities of lab activities but they were used to use them for teaching about water related issues only. Besides, lab activities that teachers were used to put into practice were closed, illustrative in nature and did not acknowledge children’ previous ideas. The teacher education programme, led the participants to implement diverse types of lab activities, with different levels of openness, being most of the activities organized in such a way as to foster children’ conceptual and procedural knowledge development. The overall evaluation of the programme was based on classroom observation, documents analysis and interviews. It showed that: teachers overcame most of their initial conceptual and methodological difficulties; the facilitator role of the teacher educator was a crucial factor for the change of teachers’ practices; participants’ conceptions about lab activities and their use in science teaching developed in such a way as they got closer to the conceptions accepted by the specialists in this area. The results of this research point towards the need for reformulating the initial pre-school teacher education curricula, so that future teachers get a stronger background in science and science teaching. In addition, they also indicate that a larger number of in-service pre-school teachers education programmes focusing on science and science teaching in the lab should be organised, so that teachers’ their lack of knowledge on such issues can be overcome and better conditions are created for children to learn how to critically look at and explain the world around them.

Dissertação de Mestrado em Física, área de Especialização em Ensino, É imprescindível estimular os alunos a descobrir, desde cedo, a beleza da Física e as suas aplicações práticas através do trabalho experimental criativo. A descoberta física do meio ambiente, tema central desta dissertação, procura associar a ciência a fenómenos do dia-a-dia, assim como, aliciar os jovens para a investigação científica, estimulando a criatividade e o trabalho de grupo. Neste sentido, teve-se como intuito construir protótipos simples, usando materiais de baixo custo. Estas experiências científicas básicas destinam-se a ajudar os discentes a aprender e a reflectir que a Física faz parte da nossa vida quotidiana. Com este tipo de ensino, que se centra em trabalhos de projecto, o professor não é o detentor do saber, antes um recurso e um estimulador. Pretende-se promover a cooperação entre os alunos, estudam-se situações concretas, pretendendo-se que os alunos fiquem preparados, motivados a examinar criticamente outros problemas do ambiente. A avaliação do impacto deste tipo de ensino foi feita através da análise estatística não paramétrica, com base na construção de categorias de respostas, do pré e pós-testes, e das opiniões dos alunos. Esta avaliação permitiu concluir que deste currículo resultaram aprendizagens mais eficazes e um maior desenvolvimento de competências por parte dos alunos., It is important to stimulate students to discover early on the beauty of Physics and its practical application through creative experimental work. The physical discovery of the environment, which is the central theme of this dissertation, tries to associate science to everyday phenomena, as well as, to draw young people towards scientific investigation, stimulating creativity and group work. Regarding this, it was intended to build simple prototypes, using low cost materials. These simple experiments are destined to help students to learn and reflect that Physics is part of our everyday life. Within this teaching mode, project-based learning, the teacher is not the holder of knowledge, but a resource and stimulator. The intention is to promote cooperation among students. Specific situations are studied with the objective of preparing and motivating students to critically examine other environmental problems. The evaluation of the impact of this type of teaching was made through the analysis of non-parametric statistics, based on the construction of categories of answers of tests performed before and after the application of the teaching method, and student’s opinions. The conclusion of this evaluation showed that of this curriculum resulted in more effective learning and greater development of the students abilities.