Ana Rita Mota

Research on teaching electric circuits has highlighted students´ difficulties in the construction of a solid and scientifically consistent mental model. A two-tier simple electric circuits test (2T-SEC Test), designed to assess knowledge about simple electric circuits, was translated and administered to 223 students in the 9th and 10th grades of a Portuguese school, with the aim of validating a Portuguese language version of the questionnaire. An Item Response Theory analysis (two-parameter logistic model) was used in the validation. The internal consistency of the test for the 9th and 10th grades (Cronbach's alpha of 0,88 and 0,86, respectively) and the estimates of the item parameters (discrimination and difficulty) show that the test is reliable, valid, and suitable as a post-test for middle/high school Portuguese students. The results indicate that the questionnaire has greater information for students with an intermediate level of performance and confirm the existing literature: the concept of electrical voltage is delicate and complex, and most students take time to develop a solid and consistent mental model of electric circuits.

Nas últimas décadas, estudos sobre metacognição e práticas epistêmicas têm vindo a ganhar destaque na área de Educação em Ciências, por se considerar que ambas são parte integrante e fundamental no processo de aprendizagem. Contudo, provavelmente porque crescem a partir de fontes diferentes (Psicologia Cognitiva e História e Filosofia da Ciência) e têm naturezas diferentes (as práticas epistêmicas envolvem interações sociais e a metacognição, processos individuais), as ideias foram-se desenvolvendo e consolidando de forma independente. O presente estudo analisa o desempenho de 137 alunos, do ensino fundamental, numa aula organizada em estações laboratoriais, sobre Forças e Leis de Newton, através da análise das respostas dos alunos nas fichas laboratoriais e num questionário individual. Os resultados sugerem que o modelo colaborativo das estações laboratoriais mobiliza o desenvolvimento de práticas epistêmicas e apresenta indícios da presença do pensamento metacognitivo. Neste modelo, tanto as práticas epistêmicas quanto as possíveis manifestações metacognitivas possuem natureza argumentativa e de justificação de ideias, em consequência, o desenvolvimento de práticas epistêmicas revela aspectos sociais, cognitivos e metacognitivos. Como implicações desta pesquisa, destaca-se o potencial das estações laboratoriais para a mobilização de práticas epistêmicas e manifestações metacognitivas.

Resumo Pesquisas da área de Educação em Ciências e das Ciências Cognitivas têm indicado a necessidade de abordagem de aspectos sociais para a promoção, em sala de aula, dos processos de pensamento dos estudantes sobre aspectos vinculados à construção e à justificação dos entendimentos sobre ciências e sobre fenômenos do mundo natural. No entanto, muitos desses estudos têm abordado somente a cognição, suprimindo a metacognição, isto é, o conhecimento que cada estudante tem dos próprios processos e produtos cognitivos, bem como o monitoramento e avaliação desse sistema cognitivo. O objetivo deste artigo é ponderar sobre o papel das práticas epistêmicas como promotoras de competências metacognitivas, em ações didáticas, no ensino de ciências. A reflexão e discussão desenvolvidas sugere uma relação entre a mobilização de práticas epistêmicas e o desenvolvimento de competências metacognitivas, no que respeita aos elementos metacognitivos que constituem a regulação da cognição (planejamento, monitoramento, avaliação, gestão da informação e depuração). Esta relação consolida a aprendizagem como um processo (meta)cognitivo e social. Como perspectivas para estudos futuros, destaca-se a importância de analisar e refinar as potencialidades da metacognição, aliada às práticas epistêmicas, como orientadoras pedagógicas no campo educacional e como referencial téorico-metodológico.

Décadas de investigação confirmam que somente uma pequena percentagem de alunos do Ensino Médio (e ensino superior) desenvolve uma compreensão profunda e significativa de circuitos elétricos. Aprender em equipe através do modelo das estações laboratoriais tem-se revelado promissor no contexto do ensino de física. Neste artigo, são apresentadas oito estações laboratoriais sobre circuitos DC, com a duração de 15 minutos cada, que podem ser utilizadas no ensino fundamental e/ou Ensino Médio. As estações foram construídas a partir de indicadores internacionais sobre o tema e foram concebidas para estimular o desenvolvimento de competências metacognitivas.

A considerable body of research shows that individuals who demonstrate a wide variety of metacognitive skills perform better on scientific problem solving. We developed a way of implementing homework in an undergraduate physics course to promote metacognitive skills. This novel homework design includes both an individual and a team phase and was implemented in a team-based learning environment. We developed a coding table to conduct both qualitative and quantitative analyses of students’ expressions of metacognitive thinking. Results indicate that students’ expressions of metacognitive thinking improved during the term. Data also show that team discussion helps improve metacognitive skills.

There is an increasing interest in peer and self-assessment (P&SA) in science education due its importance in students’ performance in collaborative work and in the development of their metacognitive skills. We developed and tested an algorithm to help teachers organize the P&SA process. Collected data relative to the 8th and 11th grades were analyzed to examine the viability of this algorithm and to determine the degree of agreement between a student’s self-assessment and that of his/her peers. We found no significant differences between peer and self-assessment, which means that students have a fair perception of their contribution to the team. The data also suggest that the maturity of the students can be an important variable in the self-regulation learning and in metacognitive skills acquisition, since the correlation between self and peer assessment was more robust in the 11th grade.

As metodologias ativas surgiram na década de 1980 como alternativa a uma tradição de aprendizagem passiva, onde a apresentação oral dos conteúdos, por parte do professor, se constituía como única estratégia didática. Contrariamente ao ensino tradicional, as metodologias ativas procuram um ambiente de aprendizagem onde o aluno é estimulado a assumir uma postura ativa e responsável em seu processo de aprender, buscando a autonomia, a autorregulação e a aprendizagem significativa. Estas metodologias envolvem métodos e técnicas que estimulam a interação aluno-professor, aluno-aluno e aluno-materiais/recursos didáticos e apostam, quase sempre, na aprendizagem em ambiente colaborativo, levando o aluno a responsabilizar-se pela construção do seu conhecimento. Tendo como pano de fundo a psicologia cognitiva e a metacognição, este artigo apresenta, analisa e explora algumas metodologias ativas de ensino. Paralelamente, são fornecidas recomendações práticas para envolver o aluno ativamente em sala de aula, assim como são referidas as potencialidades do uso combinado das diferentes metodologias ativas.

This paper is the second part of a multiphase study investigating the impact of a mathematical model, the Addition Table of Colours (ATC), in the learning of colour phenomena. The ATC instruction was undertaken in several 8th grade classes in three different Portuguese schools (250 students) and included collaborative activities through Lab stations model. In the control group (204 students), the colour phenomena were taught in the traditional way, with the goals set by the teachers, without any intervention of the project. The two groups of students were compared in terms of content knowledge acquired in the learning of this subject through comparison and analysis of their pre and post-tests. Quantitative analyses of the pre/post-tests revealed five variants of students’ representations about this phenomenon. We found that the ATC model, inserted in an interactive and carefully designed teaching environment, is more effective in promoting conceptual change and scientific understandings of colour phenomena.

Virtual images are often introduced through a “geometric” perspective, with little conceptual or qualitative illustrations, hindering a deeper understanding of this physical concept. In this paper, we present two rather simple observations that force a critical reflection on the optical nature of a virtual image. This approach is supported by the reflect-view, a useful device in geometrical optics classes because it allows a visual confrontation between virtual images and real objects that seemingly occupy the same region of space.