A review of empirical studies involving teaching and learning processes with the goal of contributing to the field of Particle Physics education at the high school level is presented, encouraged by the CERN School of Physics. To achieve this, an analysis of academic production regarding data in Brazilian journal publications as well as at the main events in the field of Physics education was conducted. The analysis was carried out from the theoretical perspective of Bardin, engaging in a dialogue with researchers advocating for the introduction of Modern and Contemporary Physics, including Particle Physics, in basic education. The results were discussed under the following categories: (a) teaching methodologies for scientific and technological education; (b) the effects of these methodologies on students' conceptual, procedural (skills), and attitudinal learning; and (c) the challenges faced by students in the activities undertaken. The corpus consisted of nine studies reporting the outcomes of teaching practices in this area. Most of the studies describe the activities conducted by teachers to address Particle Physics as a means of scientific outreach, with only a few of them characterized by rigorous methodological descriptions.

É apresentada uma revisão de estudos empíricos que envolvem processos de ensino e aprendizagem cujo objetivo é, a partir do incentivo da Escola de Física CERN, contribuir com a área de ensino de Física de Partículas no nível médio. Para isso, analisou-se a produção acadêmica a respeito dos dados em publicações de periódicos brasileiros, bem como nos principais encontros da área de Ensino de Física. A análise foi feita sob a perspectiva teórica de Bardin estabelecendo diálogo com pesquisadores da área que argumentam por uma introdução da Física Moderna e Contemporânea, incluindo Física de Partículas, no ensino básico. Os resultados foram discutidos a partir das seguintes categorias: (a) metodologias de ensino para uma educação científica e tecnológica; (b) efeitos dessas metodologias na aprendizagem conceitual, procedimental (habilidades) e atitudinal dos estudantes; e (c) dificuldades apresentadas pelos estudantes nas atividades desenvolvidas. O corpus foi formado por nove trabalhos que relatam os resultados da prática docente nessa área. A maioria dos trabalhos descreve as atividades realizadas pelos professores para abordar a Física de Partículas enquanto divulgação científica, sendo que apenas alguns deles são descritos com rigor metodológico.

O objetivo deste artigo é discutir as potencialidades da implementação de estratégias para apresentar a Mecânica Quântica (MQ) de forma acessível e capaz de sustentar uma argumentação contrária às pseudociências. O campo de estudo foi a Chapada Diamantina – BA, mas estendeu-se para outras regiões por meio de medidas de divulgação científica com produção de conteúdo para o Instagram e confecção de uma cartilha digital. A cartilha foi divulgada no ambiente web e também utilizada para levantamento de concepções de participantes convidados por meio de questionário. Conclui-se, dos resultados da pesquisa, que, dentro das diversas possibilidades quanto a incentivos para a educação científica na área da MQ, uma que se apresenta relevante é a exposição dos perigos da descontextualização e merece grande atenção dos pesquisadores desse campo de conhecimento. Na atualidade, todo tipo de informação circula na sociedade, inclusive por meio das redes sociais e internet, portanto, é preciso ocupar esses espaços para difundi-la com argumentos e linguagens alinhadas ao entendimento científico atual. Nesse sentido, os produtos da pesquisa são exemplos relevantes pois, além de apresentarem alguns dos principais conceitos fundamentais, expõem o que de fato é estudado pela teoria, afastando interpretações equivocadas ou mal intencionadas da MQ.

The objective of this article is to discuss the potential of implementing strategies to present Quantum Mechanics (QM) in an accessible way, weighted by scientific data and capable of sustaining an argument against pseudosciences. The field of study was Chapada Diamantina – BA, but it was extended to other regions through scientific dissemination measures with the production of content for Instagram and the creation of a digital booklet. The booklet was published on the web and was also used to survey the conceptions of invited participants through a questionnaire. It is concluded, from the results of the research, that, within the various possibilities regarding incentives for scientific education in the area of QM, one that is relevant is the exposure of the dangers of decontextualization and deserves great attention from researchers in this field of knowledge. Nowadays, all kinds of information circulate in society, including through social media and the internet, therefore, it is necessary to occupy these spaces to spread it with arguments and language aligned with current scientific understanding. In this sense, the research products are relevant examples because, in addition to presenting some of the main fundamental concepts, they expose what is actually studied by the theory, removing mistaken or malicious interpretations of the MQ.

Resumo Nessa pesquisa, estudam-se as questões presentes no Exame Nacional de Avaliação do Desempenho do Estudante (ENADE), no contexto específico da licenciatura em Física, que contemplem tópicos da Mecânica Quântica (MQ), à luz dos fundamentos da Taxonomia de Bloom Revisada (TBR). A TBR nos permite classificar o aprendizado requerido em uma questão na dimensão do conhecimento (efetivo/factual, conceitual, procedimental/procedural e metacognitivo) e dos processos cognitivos (lembrar, entender, aplicar, analisar, avaliar e criar) mobilizados em sua resolução, materializados em uma tabela bidimensional. Os resultados apontaram uma prevalência de questões classificadas nos níveis mais baixos do domínio cognitivo da TBR (lembrar e entender) e uma quase ausência de questões nos níveis mais elevados. Em termos de conteúdos, foram contemplados predominantemente tópicos concernentes à velha MQ, em detrimento da MQ propriamente dita, e que as questões selecionadas e analisadas do ENADE revelam que os discentes não têm avançado na compreensão dos conceitos quânticos. Tais resultados corroboram a necessidade de estudos e propostas que oportunizem futuras adequações no ensino da MQ nos cursos de formação de professores de Física, tendo em conta o que se espera do perfil do futuro professor.

Abstract In this research, we study the National Examination of Student Performance (ENADE, in Portuguese), considering the Revised Bloom's Taxonomy (RBT), in the context of Quantum Mechanics (QM) in an undergraduate Physics course. This taxonomy allows us to classify the required learning in a question considering the dimension of knowledge (effective/factual, conceptual, procedural and metacognitive) and the cognitive processes (remember, understand, apply, analyze, evaluate and create) mobilized in its resolution. The results show a prevalence of questions classified in the lower levels of the cognitive domain of the RBT (remember and understand) and a near absence of questions in the higher levels. Moreover, our analysis reveals that students did not understand quantum concepts. These results corroborate the need for studies and proposals that allow future adjustments in the teaching of QM in physics teacher training courses, taking into account what is expected of the future teacher profile.

Apesar das várias controvérsias, o experimento das pás de Joule é considerado um experimento crucial para demonstrar a conservação da energia em sala de aula. Entretanto, na apresentação do experimento, muito da sua complexidade à época da sua execução é negligenciada e apresenta-se apenas o resultado final, desperdiçando um momento excelente para discutir com os estudantes todas as hipóteses e sutilezas envolvidas. Neste trabalho apresentamos o processo de reprodução utilizando materiais atuais de um experimento similar ao de Joule de 1850 em busca do equivalente mecânico do calor. As hipóteses levantadas na replicação do experimento bem como a análise dos dados obtidos mostram a complexidade da ciência, o papel da experimentação na validação de teorias e um aspecto conceitual muito importante como a dificuldade para estabelecer um valor exato do equivalente mecânico do calor. Nossa intenção é mostrar como experimentos históricos podem colaborar para transformar a atividade experimental em sala de aula num ambiente rico para a argumentação e problematização.

Despite many controversies, Joule's paddle-wheel experiment is considered crucial to demonstrate the conservation of energy in the classroom. However, the complexity of the experiment in its epoch is neglected and only the final result is presented, wasting an excellent moment to discuss with students all the hypotheses and subtleties involved in it. In this work we present the process of replication of Joule's 1850 experiment on the mechanical equivalent of heat. We used present-day devices. The hypotheses elaborated during the experiment as well as the data analysis demonstrate the complexity of science and the role of the experiment to validate theories. Also, this replication explores the difficulties in reaching an exact value for the mechanical equivalent of heat. Our intention is to show how historical experiments can collaborate to transform the experimental activity in the classroom into a rich environment to argumentation and inquiry-based teaching.