Resumo Neste artigo buscamos apontar alguns aspectos que diferenciam as Feynman lectures de livros tradicionais de física, com o objetivo de extrair princípios didáticos gerais que possam guiar uma discussão mais fundamentada sobre o que entendemos por qualidade no ensino de física.

Abstract In this work an attempt is made to caracterize aspects that distinguish the Feynman lectures from traditional physics textbooks. The goal is to extract general didactical principles and contribute to a more informed discussion about quality in physics teaching.

There are considerable differences in the ways mechanics and electromagnetism conceptualize energy. In the former, energy is defined in terms of force and work in a process-like reasoning that remits us to the ”past” of a given body or system. Moreover, in the mechanical framework energy is ascribed to matter, i.e., one speaks of the energy of a system of bodies. The electromagnetic picture is quite different. There, energy assumes a form localized directly in the fields, i.e., if a region in space contains E → and/or B → fields, then there is energy. Furthermore, in electromagnetism energy is no longer a property of an object, but some kind of extensive quantity in space. We argue that traditional physics instruction in introductory courses fails to highlight these differences and thus students do not become aware of important traits of the electromagnetic ”world view”. Analyzing the case of electrostatic energy, we both review critically the standard mechanical discourse and introduce a didactical approach to motivate the electromagnetic way of thinking of energy without the need of an advanced mathematical formalism. The latter is more akin to the practice of present day physics, which relies on lagrangians based on field energy densities.

A física é uma maneira peculiar de raciocinar sobre o mundo que muitas vezes torna visível o invisível. Se é objetivo compreender o que a física é, reconhecer como as medições experimentais e o raciocínio matemático estão interligados é fundamental. Neste trabalho exemplificamos tal entrelaçamento por meio da análise de três estudos de caso. No primeiro, a explicação do efeito de Hall é enfatizada sobre o como se pode penetrar indiretamente na estrutura microscópica de um fio e avaliar o número de partículas carregadas por unidade de volume no seu interior, a partir de um conjunto de medidas macroscópicas. O segundo caso mostra como o nosso raciocínio nos permite determinar o raio do átomo de hidrogênio, através da medida experimental da energia de ligação do átomo. O terceiro exemplo vem da teoria cinética dos gases e ilustra como é possível calcular o número de partículas por unidade de volume de gás a partir dos valores experimentais de pressão e temperatura. Estes três estudos de caso mostram que o sinal de igual de certas equações pode ser visto como uma ponte (buraco de fechadura), que liga as dimensões empírica e teórica. Argumentamos que estas reflexões epistemológicas devem ser uma parte essencial da ensino da física, se pretendemos entregar uma imagem autêntica da natureza da física.

Physics is a peculiar way to reason about the world that often makes the invisible visible. If one aims at understanding what physics is about, recognise how experimental measurements and mathematical reasoning are intertwined is essential. In this work we exemplify such entanglement by analysing three case studies. In the first one, the explanation of the Hall effect underlines how we indirectly penetrate into the microscopic structure of a wire and manage to evaluate the number of charged particles per unit volume inside it from a set of macroscopic measurements. The second case shows how our reasoning allows us to determine the radius of a hydrogen atom from the experimental measure of the atom's binding energy. The third example comes from kinetic gas theory and illustrates how it is possible to estimate the number of gas particles per unit volume from the experimental values of pressure and temperature. These three case studies show that the equal sign of certain equations can be seen as a bridge (keyhole) connecting the empirical and theoretical dimensions. We argue that epistemological reflections should be an essential part of science education if we aim at delivering an authentic picture of the nature of physics.

A impossibilidade de detecção experimental do movimento uniforme absoluto, também conhecida como princípio da relatividade, não tem sido suficientemente abordada nas aulas de física do ensino médio. Neste trabalho, apresentamos parte de uma seqüência didática que objetivou abordar tópicos da teoria da relatividade restrita com estudantes do primeiro ano do ensino médio. Nesta, foi promovida uma discussão ampla sobre o princípio da relatividade, uma vez que o mesmo é fundamental para a teoria de Einstein, e pode-se perceber a sua falta de plausibilidade para os estudantes. A abordagem da relatividade de Galileu pode contribuir para uma ênfase nos aspectos conceituais da física e servir também como uma porta de entrada para o tratamento de tópicos da relatividade. A análise de episódios de ensino recortados das aulas e das respostas dos alunos a um questionário aplicado nos permitiu concluir sobre a proficuidade das estratégias adotadas, pela constatação da assimilação dos conceitos trabalhados. Os resultados foram expressivos: com exceção de um aluno, todos os demais assinalaram a opção correta e a justificaram mencionando o princípio da relatividade, o que nos permite aferir que as atividades desenvolvidas foram bem sucedidas em relação às respostas manifestadas no pré-teste, aplicado no início das atividades.

The impossibility of experimental detection of uniform and absolute motion, also known as the principle of relativity, has not been well discussed in Physics Secondary School classes. In this paper, we present part of a didactical sequence in which topics of Special Relativity are presented to first year students. The discussion of Galilean relativity allowed us to emphasize conceptual aspects of physics and introduce topics of special relativity. The analysis of teaching episodes, extracted from recordings made in class, and the students's answers to a post - test presented at the end of the teaching sequence, allowed us to infer that we had achieved our goals. The results were excellent, since, but for one student, all the others answered correctly, mentioning as expected the relativity principle so confirming the efficiency of our methodology.

Este artigo relata uma intervenção de ensino realizada em uma turma de primeiro ano do Ensino Médio com o objetivo de abordar tópicos da teoria da relatividade restrita, imediatamente após o estudo da cinemática usual. Partindo das pré-concepções dos estudantes, analisamos a ampliação do perfil conceitual de tempo dos mesmos através do reconhecimento de sua relação com a dependência com o referencial. As atividades realizadas em sala são descritas e a análise de episódios de ensino e das respostas dos estudantes aos pré e pós-testes apontam a proficuidade da metodologia escolhida em função do sucesso da aprendizagem constatada.

In this work we report a teaching intervention program with junior high-school students focusing on topics of the special theory of relativity is reported just after the discussion of usual kinematics. Starting from the analysis of common misconceptions, the enhancement of the conceptual profile of time was demonstrated through their identification of its relation with the reference frame. We describe the activities which are worked out. The analysis of classroom episodes and performance tests pointed out that the adopted methodology was profitable.