Investigando a natureza da ciência: análise de uma abordagem contextual explícita sobre o efeito fotoelétrico no ensino superior

Abstract

Esta pesquisa insere-se na conjuntura de desafios da educação científica contemporânea, os quais exigem o desenvolvimento não apenas de um saber de ou em ciências, mas também uma compreensão mais precisa e bem informada sobre a Natureza da Ciência, especialmente na formação de professores de Física. Parte-se da premissa que a escolha do tópico curricular “efeito fotoelétrico” possibilita uma investigação empírica sobre o uso de abordagens contextuais explícitas, que contemplem aspectos históricos, filosóficos e sociológicos da ciência. Essa escolha justifica-se, sobretudo, pelas modificações teóricas e controvérsias científicas ocorridas no início do século XX. Esses elementos favorecem o processo de ensino por sua capacidade de promover momentos de argumentação, discussão, reflexão e exemplificação da integração dinâmica entre dados experimentais e fundamentos teóricos. O objetivo geral do estudo é analisar as contribuições de uma abordagem contextual explícita sobre a história do efeito fotoelétrico, organizada para ser implementada na disciplina de História da Ciência, em um curso de graduação em Física, adotando como referencial de ensino a Teoria da Aprendizagem Significativa e, como referência teórico-metodológica, a visão consensual da Natureza da Ciência e seus respectivos princípios heurísticos representativos. A escassez de pesquisas historiográficas sobre as emissões fotoelétricas no contexto nacional, antes um obstáculo, foi superada por meio da elaboração de uma narrativa histórica abrangente, que representa a primeira contribuição deste trabalho para o fortalecimento da “Educação para a Ciência”. No que diz respeito à pesquisa empírica – referente à implementação da disciplina História da Ciência 2023-1 –, a coleta de dados envolveu questionários fechados sobre aspectos da Natureza da Ciência (com respostas itens tipo-Likert de cinco pontos), além de questões abertas sobre a organização didático-estrutural e execução dos planos aula. Também foram analisados os relatos semanais intitulados “Memórias & Discussões”, produzidos por 23 estudantes ao longo do semestre. Os resultados sugerem avanços na compreensão dos estudantes sobre a Natureza da Ciência, com indícios de aprendizagem significativa, especialmente quanto aos aspectos socioculturais e criativos. A análise qualitativa também destacou percepções satisfatórias sobre as estratégias didáticas, a estrutura da disciplina e os impactos formativos dos futuros docentes. Persistiram, contudo, concepções simplificadas e desafios práticos que requerem ajustes em futuras implementações.

This research is situated within the broader context of the challenges facing contemporary science education, which demand not only the development of knowledge about or within science but also a more accurate and well-informed understanding of the Nature of Science (NoS), particularly in the preparation of future physics teachers. The study proceeds from the premise that the curricular topic of the “photoelectric effect” provides an opportunity for empirical investigation into explicitly contextual approaches – those that incorporate the historical, philosophical, and sociological dimensions of science. This topic is well-suited due to the theoretical transformations and scientific controversies that emerged in the early twentieth century. These elements enhance the teaching and learning process by fostering opportunities for argumentation, discussion, reflection, and exemplification of the dynamic integration between experimental data and theoretical foundations. The general objective to analyze the contributions of an explicitly contextual historical approach to the history of the photoelectric effect, structured for implementation in a History of Science course within an undergraduate physics program. The study adopts Ausubel’s Theory of Meaningful Learning as its pedagogical framework and employs the consensus view of the Nature of Science and its representative heuristic principles as its theoretical-methodological reference. The lack of historiographical research on photoelectric emissions in the Brazilian context – previously a limitation – was addressed through the development of a comprehensive historical narrative. This narrative represents the first contribution of this study to the advancement of “Education for Science”. Regarding the empirical research related to the implementation of the History of Science 2023-1 academic term – data collection included closed-ended questionnaires on Nature of Science aspects (using five-point Likert-scale items), open-ended questions concerning the didactic-structural organization and the execution of lesson plans. Weekly reports titled Memories & Discussions, written by 23 students throughout the semester, were also analyzed. The results indicate advances in students’ understanding of the Nature of Science, with evidence of meaningful learning, particularly regarding the sociocultural and creative aspects of scientific practice. Qualitative analysis also highlighted favorable perceptions of the instructional strategies, course structure, and formative impact on prospective teachers. However, simplified conceptions and practical challenges remained, suggesting the need for refinements in future implementations.