Integrando aspectos conceituais, epistêmicos e procedimentais em uma atividade didática acerca da Equação de Calor de Fourier voltada a formação de professores

Abstract

De uma forma geral, pode-se entender que os objetivos de unidades didáticas estão associados ou à promoção da aprendizagem conceitual e procedimental (o que é tipicamente trabalhado no Ensino de Física) ou ao desenvolvimento de aspectos epistêmicos (como entender a Natureza da Ciência) e socioemocionais. Embora todas essas dimensões sejam importantes, dificilmente encontramos trabalhamos que integrem os diferentes campos. No presente trabalho, propomos uma unidade didática com o objetivo de promover aprendizagem conceitual, epistêmica e procedimental em relação à Equação do Calor de Fourier. Na atividade proposta, três momentos são construídos: um primeiro momento em que os alunos trabalham com uma fonte histórica primária e a analisam utilizando o conceito de hipótese científica; um segundo, em que se constrói um modelo computacional para uma barra aquecida; e um terceiro, em que os dados de um experimento de aquecimento de uma barra são contrastados com predições do modelo teórico construídas na modelagem computacional. Fornecemos no apêndice e em links disponibilizados ao longo do texto todos os materiais necessários para implementação da unidade. Esperamos, com isso, contribuir para um Ensino de Física mais orgânico, em que diferentes dimensões da aprendizagem sejam integradas em uma mesma proposta pedagógica.

In a general sense, it can be understood that the objectives of didactic units are associated either with the promotion of conceptual and procedural learning (typical of Physics Education) or with the development of epistemic aspects (such as understanding the Nature of Science) and socioemotional skills. Although all these dimensions are important, it is rare to find works that integrate the different fields. In the present study, we propose a didactic unit with the aim of promoting conceptual, epistemic, and procedural learning regarding Fourier’s Heat Equation. In the proposed activity, three moments are constructed: a first moment in which students work with a primary historical source and analyze it using the concept of scientific hypothesis; a second moment in which a computational model for a heated rod is constructed; and a third moment in which the data from an experiment heating a rod are contrasted with predictions of the theoretical model constructed in the computational modeling. We provide in the appendix and in links available throughout the text all the necessary materials for the implementation of the unit. We hope, with this, to contribute to a more organic Physics Education, in which different dimensions of learning are integrated into the same pedagogical proposal.