Neste artigo discute-se o experimento seminal de Gleb Wataghin e seus jovens assistentes Marcelo Damy de Souza Santos e Paulus Aulus Pompéia em que foi detectado um componente inesperado de partículas capazes de atravessar dezenas de centímetros de chumbo (os chuveiros penetrantes), explorando as conexões entre o cenário brasileiro da época e os desenvolvimentos posteriores da física moderna. São ainda descritos os trabalhos de Wataghin na USP sobre raios cósmicos no período de 1939 a 1949, considerando a influência recíproca de Wataghin e Heisenberg na busca da solução para o problema das divergências da Eletrodinâmica Quântica (QED), na introdução de comprimento universal mínimo e, principalmente, na consolidação da hipótese da produção múltipla das partículas geradas na colisão dos raios cósmicos com a atmosfera.

It is discussed the seminal experiment by Gleb Wataghin and his young assistants Marcelo Damy de Souza Santos and Paulus Aulus Pompéia, in which an unexpected component of very penetrating particles capable of crossing tens of centimeters of lead (the penetrating showers) was detected, exploring the connections between the Brazilian scenario at that time and the later developments of modern physics. Wataghin’s work at USP on cosmic rays in the period from 1939 to 1949 is also described, considering the reciprocal influence of Wataghin and Heisenberg in the search for a solution to the problem of divergences in Quantum Electrodynamics (QED), in the introduction of minimum universal length and, mainly, in the consolidation of the hypothesis of the multiple production of the particles generated in the collision of cosmic rays with the atmosphere.

Este artigo apresenta um design instrucional para o desenvolvimento, aplicação, avaliação e redesign de sequências de ensino e aprendizagem e ambientes de aprendizagem baseado na estratégia da gamificação. Ao contrário da metodologia de Aprendizagem baseada em Games (ABG) que consiste no uso de games de entretenimento e/ou educacionais como prática didática, a gamificação usa o design de games, o game-thinking e a mecânica dos games, mas não visa ao desenvolvimento de games. A gamificação na educação utiliza princípios e elementos do game para motivar e engajar os alunos no processo de ensino e aprendizagem. Nesse sentido, teorias motivacionais constituem um importante ingrediente na construção de um sistema gamificado. É feito um breve recorte da ABG, abordando games de ciências que são usados na sala de aula. Ideias centrais da gamificação e alguns modelos motivacionais que contribuem para o engajamento sustentado são discutidas. Baseado nesse referencial, um design instrucional é proposto na linha da Design-based Research (DBR). Exemplos de aplicação da gamificação no ambiente de sala de aula de multijogadores são apresentados.

This article presents an instructional design for the development, application, evaluation, and redesign of teaching and learning sequences and learning environments based on gamification strategies. Unlike the Game Based Learning (GBL) methodology, which consists of the use of entertainment and/or educational games as a didactic practice, gamification uses game design, game-thinking, and game mechanics, but does not aim at game development. Gamification in education uses all the game’s design principles and game elements to motivate and engage students in the teaching and learning process. In this sense, motivational theories constitute an important ingredient in the construction of a gamified system. A brief excerpt from ABG is made, covering science games that are used in the classroom. Central ideas of gamification and some motivational models that contribute to sustained engagement are discussed. Within this approach, an instructional design is proposed along at the spirit of the Design-Based Research (DBR). Examples of application of gamification in the multiplayer classroom environment are presented.

Neste artigo, é apresentada uma visão geral sobre a pesquisa, o desenvolvimento e implementação de Sequências de Ensino e Aprendizagem (SEA) orientadas para tópicos de Ciências, além de sua validação em sala de aula. Como a literatura do tema é extensa, a escolha foi discutir fundamentos teóricos e ferramentas metodológicas para construir essas sequências e apresentar algumas propostas que foram, de fato, implementadas em salas de aula e que obtiveram bons resultados. De início, a metodologia de pesquisa chamada Aprendizagem Baseada em Design é analisada e sugerida como uma metodologia eficiente que abrange tanto o processo de design como a análise dos resultados de aprendizagem. Em relação às SEA, são discutidos os modelos Demanda de Aprendizagem, Reconstrução Educacional, modelo de “Dois-Mundos”, Engenharia Didática e as Unidades de Ensino Potencialmente Significativas. Exemplos ilustrativos da aplicação e avaliação de SEA baseadas nesses modelos em vários contextos são apresentados. O objetivo principal do artigo é contribuir para que, com o aprofundamento das questões aqui colocadas, professores possam elaborar SEA teoricamente fundamentadas e didaticamente consistentes, com implementação factível no contexto real de sala de aula.

In this article, an overview of the research, development and implementation of Teaching and Learning Sequences (TLS) oriented to Science topics is presented, in addition to their validation in the classroom. As the literature on the topic is extensive, the choice was to discuss theoretical foundations and methodological tools to build these sequences and to present some proposals that were, in fact, implemented in classrooms and that obtained good results. Initially, the research methodology called Design-Based Research is analyzed and suggested as an efficient methodology that encompasses both the design process and the analysis of learning results. In relation to TLS, the Learning Demand, Educational Reconstruction, “Two-Worlds” model, Didactic Engineering and Potentially Significant Teaching Units are discussed. Illustrative examples of the application and evaluation of TLS based on these models in various contexts are presented. The main objective of the article is to contribute so that, with the deepening of the questions raised here, teachers can develop TLS theoretically grounded and didactically consistent, with feasible implementation in the real classroom context.

Este artigo descreve os 18 artigos e um texto suplementar que compõem a Edição Especial da RBEF sobre a Complexidade na Física e seu Ensino. Nessa edição são abordados temas abrangentes que, de algum modo, contemplam visões diferentes da complexidade por físicos e pesquisadores da ciência da complexidade. Alguns tópicos se enquadram na tradicional física dos sistemas complexos, mas outros extrapolam a área da Física, embora com a atuação de físicos, e são estudados em vários e diferentes campos do conhecimento. São incluídos nessa edição estudos de assuntos complicados, intrincados, que, embora não sejam categorizados como parte da ciência da complexidade, demandam novas abordagens teóricas e métodos experimentais desafiadores. Essa apresentação contém discussões breves do conceito de emergência em contraponto ao de reducionismo, de caos quântico, complexidade na Astrofísica, estudos da mente, física estatística não extensiva, modelos epidemiológicos, migração celular, materiais complexos, escoamentos turbulentos, modelagem computacional, neuroeducação, além da complexidade e dos desafios no Ensino de Física.

This article describes the 18 articles and a supplementary text of the RBEF Special Edition on Complexity in Physics and Physics Teaching. They are comprehensive texts that, in some way, contemplate different views of researchers of the science of complexity. A few ones fit into the traditional physics of complex systems and others that extrapolate the area of Physics, although physicists are working on these topics, and they are studied in several and different fields of knowledge. Included in this Edition are studies of complicated, intricate subjects, which, although not classified as part of the science of complexity, demand new theoretical approaches and challenging experimental methods. This article presents a brief discussion of the concept of emergency as opposed to that of reductionism, quantum chaos, complexity in Astrophysics, studies of the mind, non-extensive statistical physics, epidemiological models, cell migration, complex materials, turbulent flows, computational modeling, neuroeducation, and the complexity and challenges in Physics Education.

Este trabalho tem por escopo uma análise do Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (MNPEF), Programa de Pós-Graduação (PPG) stricto sensu desenvolvido por rede de 58 instituições públicas de ensino superior, coordenado pela Sociedade Brasileira de Física (SBF) e avaliado e fomentado pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes). A analítica proposta se detém aos temas, às bases teóricas e aos métodos utilizados por estudantes nas suas pesquisas, de 2013 a 2021, com vistas a apresentar aportes ao planejamento pedagógico, à avaliação e ao desenvolvimento do PPG, com ênfase no contexto de ensino de física na Educação Básica. Utilizou-se pesquisa bibliográfica e análise de conteúdo sobre o corpus textual formado por títulos, resumos e palavras-chave das produções de uma das unidades do MNPEF, a Universidade de Brasília (UnB), em caráter ilustrativo. Os resultados indicaram que as ideias encontradas são compatíveis com o escopo do PPG, já que demonstraram uma tendência de propostas de sequências didáticas que desenvolvam o conhecimento científico do estudante de física, principalmente do Ensino Médio, baseado em Ausubel e Vygotsky. Os temas recorrentes foram: energia, robótica, elétrico, geométrico, óptico, cosmologia, eletromagnetismo, Lei de Newton, inércia, fenômeno, partícula, grandeza, astronomia, plasma, termodinâmica, eletrodinâmica, mecânica e cinemática. O estudo é considerado original por propor a análise de conteúdo como instrumento de avaliação da produção científica de um PPG profissional na área de ensino de física; além disso, é tido como replicável a contextos similares, dado o caráter homogêneo da organização universitária brasileira.

The scope of this work is an analysis of the National Professional Masters in Physics Education (MNPEF), Postgraduate Program (PPG) stricto sensu developed by a network of 58 public institutions of higher education, coordinated by the Brazilian Society of Physics (SBF) and evaluated and promoted by the brazilian’s Coordination for the Improvement of Higher Education Personnel (Capes). The proposed analytics focuses on themes, theoretical bases and methods used by students in their research, from 2013 to 2021, with a view to presenting contributions to pedagogical planning, assessment and development of the PPG, with an emphasis on the context of teaching physics in Basic education. Bibliographic research and content analysis were used on the textual corpus formed by titles, abstracts and keywords of the productions of one of the units of the MNPEF, the University of Brasília (UnB), for illustrative purposes. The results indicated that the ideas found are compatible with the scope of the PPG, as they demonstrated a tendency towards proposals for didactic sequences that develop the scientific knowledge of physics students, mainly from high school, based on Ausubel and Vygotsky. Recurring subjects were: energy, robotics, electrical, geometric, optical, cosmology, electromagnetism, Newton’s Law, inertia, phenomenon, particle, magnitude, astronomy, plasma, thermodynamics, electrodynamics, mechanics and kinematics. The study is considered original because it proposes content analysis as an instrument to assess the scientific production of a professional PPG in the field of physics education; in addition, it is considered replicable to similar universities, given the homogeneous character of its organization.

Resumo Arthur Eddington, um dos proponentes e principal articulador das expedições britânicas que realizaram observações do Eclipse de 1919 em Sobral e na Ilha de Príncipe, narrou suas impressões e os resultados obtidos nas placas fotográficas em capítulo de seu clássico livro Space, Time and Gravitation. Neste artigo, consta a tradução e comentários sobre a participação fundamental de Eddington na comprovação da deflexão gravitacional da luz, uma das predições da relatividade geral de Einstein.

Abstract Arthur Eddington, one of the main proponents and principal manager of the british expeditions that observed the 1919 eclipse in Sobral and in the Island of Principe, put down his observations and the results obtained in the photographic plates in his classical book Space, Time and Gravitation. This article consists in translation and notes on the fundamental participation of Eddington in validating the gravitational deflection of light, one of the predictions from Einstein's theory of general relativity.

Resumo A comprovação do encurvamento da luz devido a efeitos gravitacionais constitui um importante marco na história da ciência, porque as medidas da deflexão da luz nas observações astronômicas durante o eclipse de 1919 confirmaram o valor previsto pela teoria da relatividade geral de Einstein, concluída em 1915. O fato teve uma repercussão extraordinária na imprensa, o que levou Einstein ao reconhecimento mundial e a se tornar o cientista mais midiático do século XX. No entanto, a deflexão da luz foi motivo de atenção desde Newton. Este artigo discute os avanços e cálculos realizados por predecessores de Einstein e detalha sua trajetória no desenvolvimento da teoria da relatividade até a determinação exata da deflexão gravitacional da luz.

Abstract Evidence of light bending due to gravitational effects is an important milestone in the history of science because measurements of light deflection in astronomical observations during the 1919 eclipse confirmed the value predicted by Einstein's theory of general relativity in 1915. This had an extraordinary repercussion in the press, which led Einstein to worldwide recognition and to becoming the most famous scientist in the non-scientific media of the twentieth century. However, light deflection had been a matter of attention since Newton. This paper discusses the advances and calculations performed by Einstein's predecessors and details his trajectory in the development of relativity theory until the exact determination of the gravitational deflection of light.

Resumo O estudo de quase-partículas formadas pela interação elétron-fônon em cristais iônicos (os pólarons) despertou o interesse de Feynman pela possibilidade de encontrar alguma conexão com a supercondutividade e por proporcionar uma aplicação direta do seu formalismo da eletrodinâmica quântica. Para calcular a energia do estado fundamental do pólarons, Feynman desenvolveu um método variacional que pode ser aplicado em cálculos de integrais de caminho e que o deixou satisfeito. Nesse trabalho, o artigo original de 1955 de Feynman é analisado com inserções de caráter histórico que contribuem para compreender a sua abordagem na solução de problemas.

Abstract The study of quasi-particles formed by the electron-phonon interaction in ionic crystals (the polarons) aroused Feynman's interest in the possibility of finding some connection with superconductivity and for providing a direct application of his formalism of quantum electrodynamics. To calculate the ground state energy of the polaron, Feynman developed a variational method that can be applied to calculations of path integrals and that gave him some pleasure. In this work, Feynman's original 1955 article is analyzed with historical insights that help to understanding his approach to problem solving.

Resumo Esse artigo apresenta os ensaios da edição especial da Revista Brasileira de Ensino de Física, comemorativa do centenário de nascimento de Richard P. Feynman. A partir de um depoimento pessoal de sua descoberta de Feynman, o autor busca complementar, com um pouco de história, os artigos de pesquisadores brasileiros convidados, que refletem suas visões sobre a física e o ensino de física, para as quais Feynman contribuiu decisivamente.

Abstract This article presents the essays of the special edition of the Revista Brasileira de Ensino de Física, celebrating the centenary of Richard P. Feynman's birth. From a personal testimony of his discovery of Feynman, the author seeks to complement, with few historical remarks, the articles of the invited Brazilian researchers, which reflect their views on physics and physics teaching, to which Feynman contributed decisively.