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.

Em um cenário de desinformação generalizada e crescentes ataques às comunidades científicas, a divulgação científica ganha um papel cada vez mais importante. No campo da Física, por exemplo, conceitos da Mecânica Quântica circulam pela internet de forma completamente distorcida, associados a concepções equivocadas e com interesses financeiros sem nenhum lastro na formulação científica da teoria. Buscando se contrapor a esse cenário, o presente trabalho tem por objetivo avaliar o impacto de um curso de divulgação científica (cinco horas de duração) no conhecimento declarativo de pessoas com diferentes níveis de formação em física (educação básica, graduação e pós-graduação) com relação à dualidade onda partícula e o experimento de fenda dupla. Para tanto foi elaborado um instrumento utilizado como pré-teste e pós-teste, o qual passou por validação de conteúdo, concorrente e de fidedignidade (alpha de cronbach = 0,8). Os dados foram analisados usando testes não-paramétricos, executados na plataforma RStudio. Os resultados indicam que, embora haja diferença de número de acertos com relação ao grupo da educação básica em comparação aos demais níveis de escolaridade, quando medimos o aprendizado por meio do ganho normalizado, não há diferença estatisticamente significativa entre os grupos. Em média, os participantes aprenderam mais de 60% do que teriam para aprender.

In a scenario characterized by widespread misinformation and escalating assaults on scientific communities, science communication assumes an increasingly vital role. Within the realm of Physics, for instance, concepts from Quantum Mechanics propagate across the internet in a thoroughly distorted manner, entangled with misconceptions and driven by financial interests devoid of any tether to the scientific formulation of the theory. In an effort to counteract this landscape, the present study aims to assess the impact of a science communication course (five hours in duration) on the declarative knowledge of individuals with varying levels of physics education (basic education, undergraduate, and postgraduate) concerning the wave-particle duality and the double-slit experiment. To this end, an instrument was devised and utilized as both a pre-test and a post-test, which underwent content, concurrent, and reliability validation (Cronbach’s alpha = 0.8). The data were analyzed using non-parametric tests, conducted within the RStudio platform. The findings suggest that, although there exists a discrepancy in the number of correct responses between the basic education group and the other educational levels, when measuring learning through normalized gain, there is no statistically significant difference among the groups. On average, participants acquired over 60% of the knowledge they were tasked to learn.

Nesta comunicação no formato de Resource Letter, reunimos e classificamos 47 artigos publicados na Revista Brasileira de Ensino de Física (RBEF) que abordam aspectos teóricos, experimentais, interpretativos e históricos fundamentais da Teoria da Informação Quântica e sua Computação. Nosso objetivo com a realização desta Resource Letter é contribuir com estudantes, professores e pesquisadores em Física que tenham interesse em desenvolver pesquisa ou incorporar as temáticas da área em cursos de graduação e pós-graduação, inclusive como uma maneira moderna de abordagem dos fenômenos quânticos a partir do conceito de informação e suas aplicações.

In this communication in the format of Resource Letter we gathered and classified 47 papers published on Revista Brasileira de Ensino de Física (RBEF) that address theoretical, experimental, interpretive and historical fundamental aspects of Quantum Information and its Computation. Our objective with this Resource Letter is to contribute to students, teachers and researchers in Physics who are interested in developing research or incorporating the themes of the area into undergraduate and postgraduate courses, even as a modern way of approaching quantum phenomena based on the concept of information and its applications.

Ao ensinar Física, principalmente na Educação Básica e no contexto de formação de professores, tem-se por objetivo ensinar, além dos conceitos físicos, aspectos sobre a natureza da ciência (o que é ciência, o que diferencia ciência de outras formas de conhecimento, como a ciência impacta a sociedade). Fazer isso é um enorme desafio, pois pode implicar uma escolha entre enfatizar elementos conceituais e matemáticos, ou fazer uma discussão mais filosófica. Nosso objetivo é apresentar uma proposta de análise de textos históricos com finalidade didática, a fim de permitir que se explore a Física (os aspectos conceituais e matemáticos) ao mesmo tempo em que são discutidos aspectos epistêmicos e sociais da ciência. Nesse sentido, propomos, neste artigo, uma alternativa para explorar a história com o objetivo de evidenciar um elemento pouco analisado sobre a natureza da Ciência: o papel das hipóteses científicas na construção do conhecimento. Assumimos que toda afirmação cujo conteúdo excede o conteúdo empírico de uma pesquisa pode ser considerada uma hipótese. Procurando estabelecer uma proposta de análise com fins didáticos, propomos uma categorização das hipóteses científicas quanto à natureza delas (cosmovisivas, ontológicas ou representacionais) e quanto ao papel lógico delas na construção da Ciência (axiomas iniciais, hipóteses assumidas posteriormente ou derivações). Por fim, exemplificamos a aplicação dessa estrutura na análise dos episódios históricos que deram origem à Equação do Calor e à Equação de Schrödinger, exemplos que poderiam ser adotados no contexto de formação de professores de Física, sugerindo que pesquisas pautadas pela proposta apresentada sejam desenvolvidas futuramente. temse tem físicos conhecimento sociedade. sociedade . sociedade) desafio matemáticos filosófica didática os sentido artigo hipótese didáticos cosmovisivas, cosmovisivas (cosmovisivas representacionais axiomas iniciais derivações. derivações derivações) Schrödinger futuramente

When we teach Physics, mainly in High School and in the context of teacher training, the aim is to teach, in addition to physical concepts, aspects of the nature of science (what is science, what differentiates science from other forms of knowledge, how science impacts society). Doing so is a huge challenge, as it may imply a choice between emphasizing more conceptual and mathematical elements, or making the discussion more philosophical. Our objective is to present a proposal for the analysis of historical texts with a didactic purpose, in order to allow the exploration of Physics (the conceptual and mathematical aspects) at the same time that epistemic and social aspects of science are discussed. In this sense, we propose, in this article, an alternative to explore history with the aim of highlighting a little analyzed element about the nature of Science: the role of scientific hypotheses in the construction of knowledge. We assume that every statement whose content exceeds the empirical content of a research can be considered a hypothesis. Seeking to establish an analysis proposal with didactic purposes, we propose a categorization of scientific hypotheses regarding their nature (cosmovisive, ontological or representational) and regarding their logical role in the construction of Science (initial axioms, hypotheses assumed later or derivations). Finally, we exemplify the application of this framework in the analysis of historical episodes that led to the Heat Equation and Schrödinger’s Equation, examples that could be adopted in the context of Physics teacher education, suggesting that research based on the proposed approach be developed in the future. training concepts knowledge society. society . society) challenge elements philosophical purpose discussed sense article hypothesis purposes cosmovisive, cosmovisive (cosmovisive representational initial axioms derivations. derivations derivations) Finally Schrödingers Schrödinger s education future

In the present work we present a didactic reconstruction of de Broglie’s demonstration of the equivalence between two fundamental physical concepts: action minimization and entropy maximization. The demonstration was first developed in de Broglie’s Thermodynamics of the Isolated Particle (an attempt to develop a causal interpretation of Quantum Theory in the 1960s). In this work, de Broglie argues from a particle in a hypothetical sub-quantum medium, which operates as a kind of hidden thermostat exchanging energy with the particle. In the discussion about the action minimization and entropy maximization, however, there is not any reference to the quantum nature of the system. So, it is a demonstration valid for any system in a thermal bath in some usual thermostat. Louis de Broglie concludes that the “natural” trajectory of a particle is not only the one that minimizes the action of the particle but also maximizes the entropy of the thermostat. Our objective is to reconstruct and restructure de Broglie’s original demonstration in order to rescue an historical debate, that has not been addressed in the literature, and that is of interest to contemporary fields such as non-equilibrium thermodynamics. Broglies s concepts maximization 1960s. 1960s . 1960s) subquantum sub medium however So natural “natural debate literature nonequilibrium non equilibrium thermodynamics

ABSTRACT: Considering the recurrent attacks on the democratic rule of law and scientific knowledge, the present work is characterized as a literature review that intends to investigate how Science Teaching has treated the citizenship education. Starting from theoretical discussions that differentiate citizenship and citizen models according to contemporary political theories, 64 articles published in national journals of Qualis A1, A2 and B1 were analyzed. The results show a discursive plurality - despite the scarcity of approaches that consider the polysemy of the concept of citizenship - and point to the favoring of liberal and socializing democratic models to the detriment of partipatory proposals. Investigations in the scope of Basic Education predominate, which portray the strong presence of political liberalism, and a possible difficulty in the area in conceiving scientific disciplines as elements for overcoming inequalities and the search for social justice is highlighted.

RESUMO: Considerando os recorrentes ataques ao estado democrático de direito e ao conhecimento científico, o presente trabalho se caracteriza como uma revisão da literatura que pretende investigar como o Ensino de Ciências tem tratado a formação para a cidadania. Partindo de discussões teóricas que diferenciam modelos de cidadania e de cidadão conforme teorias políticas contemporâneas, foram analisados 64 artigos publicados em periódicos nacionais de Qualis A1, A2 e B1. Os resultados evidenciam uma pluralidade discursiva - apesar da escassez de abordagens que considerem a polissemia do conceito de cidadania - e apontam para o favorecimento de modelos democráticos liberais e de lógica socializante em detrimento de propostas participativas. Predominam investigações no âmbito da Educação Básica, as quais majoritariamente se alinham ao liberalismo político, e destaca-se uma possível dificuldade da área em conceber as disciplinas científicas como elementos de superação de desigualdades e busca por justiça social.

RESUMEN: Considerando los recurrentes ataques al Estado democrático de derecho y al conocimiento científico, este trabajo se caracteriza por ser una revisión bibliográfica cuyo objetivo es investigar cómo la Enseñanza de las Ciencias ha tratado la formación para la ciudadanía. A partir de discusiones teóricas que diferencian modelos de ciudadanía y ciudadano según las teorías políticas contemporáneas, se analizaron 64 artículos publicados en revistas nacionales de Qualis A1, A2 y B1. Los resultados resaltan una pluralidad discursiva -a pesar de la escasez de enfoques que consideren la polisemia del concepto de ciudadanía- y apuntan la posibilidad de favorecer modelos democráticos liberales y lógicas socializadoras en detrimento de propuestas participativas. Predominan las investigaciones en el ámbito de la Educación Básica, las cuales mayoritariamente se alinean con el liberalismo político, y se destaca una posible dificultad en el área para concebir las asignaturas científicas como elementos para la superación de las desigualdades y la búsqueda de la justicia social.

A desigualdade de Bell, foi uma das discussões que mais gerou controvérsias em torno dos fundamentos da Teoria Quântica, pois envolvia aspectos físico-matemáticos e, também, discussões filosóficas sobre a realidade. O intuito do presente artigo é elaborar uma abordagem didática para a apresentação do Teorema de Bell e suas implicações para o desenvolvimento da Teoria Quântica. Para isso, a proposta é apresentar o material de forma a facilitar seu uso em contexto pedagógico, apresentando inicialmente um exemplo mais concreto do que seria o Teorema de Bell, o experimento (sendo apenas uma analogia ao experimento de Bell) de Mermin. Na sequência, após o aluno ter uma noção concreta sobre o tema, serão apresentados os fundamentos matemáticos necessários para o entendimento do Teorema e, então, uma explicação do argumento de Bell. Ao ser explicado dessa forma, o Teorema de Bell pode assumir um caráter menos instrumentalista, evidenciando a controvérsia envolvida no seu desenvolvimento. Ao destacar de onde e porque determinados elementos são utilizados na derivação da desigualdade de Bell, por uma perspectiva que permite compreender a construção da teoria, buscamos aproximar o estudante dos conceitos apresentados e promover uma melhor compreensão da natureza da ciência no que diz respeito à Teoria Quântica.

Bell’s inequality, proposed in the article “On the Einstein Podolsky Rosen Paradox”, was one of the discussions that most generated controversy around the foundations of Quantum Theory, as it involved physical-mathematical aspects and also philosophical discussions about reality. The purpose of this article is to elaborate a didactic approach for the presentation of Bell’s Theorem and its implications for the development of Quantum Theory. For this, the proposal is to present the material in order to facilitate its use in a pedagogical context, initially presenting a more concrete example of what would be Bell’s Theorem, Mermin’s approach, and then, after the student has a concrete notion about the theme, to present the necessary mathematical foundations for the understanding of the Theorem and, then, an explanation of Bell’s argument. When developed in this way, Bell’s Theorem can take on a less instrumentalist character, highlighting the controversy involved in its development. By highlighting where and why certain elements are used in the derivation of Bell’s inequality, from a perspective that allows understanding the construction of theory, we seek to bring the student closer to the concepts presented and promote a better understanding of the nature of science with regard to Theory Quantum.

O Princípio da Incerteza, proposto pelo físico Werner Heisenberg em 1927, possui centralidade no desenvolvimento Teoria Quântica e desde sua formulação assume uma pluralidade de interpretações, derivações matemáticas e experimentos mentais que buscam explorá-lo em profundidade. Entretanto, os livros didáticos, que possuem papel importante na formação de cientistas e professores de ciência, usualmente optam por privilegiar somente alguns de seus principais aspectos, limitando a apresentação do Princípio da Incerteza nos cursos de Teoria Quântica do ensino superior. Com o objetivo de ampliar as discussões sobre o Princípio da Incerteza para as variáveis posição e momentum e contribuir com o Ensino da Teoria Quântica, ao longo deste texto apresentamos o Princípio da Incerteza em três diferentes níveis (formalismo matemático, fenomenologia e interpretação). Começamos resgatando de forma didática quatro diferentes derivações históricas do Princípio da Incerteza: as derivações de Heisenberg e Weyl para as variáveis posição e momentum, e as derivações de Robertson e Schrödinger para dois observáveis quaisquer A e B. Em seguida, retomamos dois experimentos mentais propostos por Heisenberg: o microscópio de raios-gama e o elétron passando por uma fenda. Por fim, apresentamos quatro principais escolas de interpretação do Princípio da Incerteza.

The Uncertainty Principle, proposed by the physicist Werner Heisenberg in 1927, is central to the development of Quantum Theory and since its summary assumes a plurality of interpretations, mathematical derivations and mental experiments that seek to explore it in depth. However, textbooks, which play an important role in the training of scientists and science teachers, usually choose to privilege only some of their main aspects and end up limiting the presentation of the Uncertainty Principle in Quantum Theory courses in higher education. In order to increase discussions about the Uncertainty Principle for the variables position and moment and contribute to the Quantum Theory Teaching, throughout this text we present the Uncertainty Principle at three different levels (mathematical formalism, phenomenology and interpretation). We started by rescuing, in a didactic way, four different historical derivations of the Uncertainty Principle: the Heisenberg and Weyl derivations for the variables position and momentum, and the Robertson and Schrodinger derivations for two observables any A and B. Then, we retake two thought experiments proposed by Heisenberg: the gamma-ray microscope and the electron passing through a slit. Finally, we present the four main schools of interpretation of the Uncertainty Principle.

Nos cursos de licenciatura, usualmente, as discussões sobre Epistemologia são feitas de forma desconectada das discussões técnicas, muitas vezes realizadas apenas em disciplinas específicas. Buscando romper com esse abismo entre os conteúdos técnicos e pedagógicos das licenciaturas em Física, apresentamos uma análise de um curso de extensão sobre Astrofísica e Epistemologia, oferecido para professores de ciências e licenciandos de Física. Nesse curso, diferentes episódios da Astronomia e Astrofísica foram discutidos à luz de diferentes concepções epistemológicas. Nosso objetivo era permitir que os alunos refletissem sobre suas próprias concepções, confrontando-as com as diferentes possibilidades apresentadas. Para avaliar a intervenção, foi realizado um pré-teste e pós-teste, em que os participantes expressavam sua concordância com 10 enunciados sobre natureza da ciência. As respostas foram analisadas usando o método estatístico de Escalonamento Multidimensional. Nossos resultados mostram que, inicialmente, as respostas não apresentavam consistência interna e os participantes exibiam o mesmo grau de concordância em relação a visões concorrentes sobre a natureza da ciência. Após o curso, os participantes passaram a se posicionar de forma mais coerente, concordando com características de uma mesma visão epistemológica e se afastando de visões concorrentes.

In undergraduate courses, discussions on Epistemology are usually made disconnected from technical discussions, often carried out only in specific disciplines. Seeking to break this chasm between the technical and pedagogical contents of Physics degrees, we present an analysis of na outreach course on Astrophysics and Epistemology, offered to science teachers and Physics undergraduates. In this course, different episodes of Astronomy and Astrophysics were discussed accordingly to epistemological conceptions. Our objective was to allow students to reflect on their own conceptions, confronting them with the different possibilities. To evaluate the intervention, a pre-test and post-test were carried out, in which the participants expressed their agreement with 10 statements about the nature of science. Responses were analyzed using the statistical method of Multidimensional Scaling. Our results show that, initially, the answers lacked internal consistency and the participants showed the same degree of agreement regarding competing views on the nature of science. After the course, the participants began to position themselves more coherently, agreeing with characteristics of the same epistemological vision and moving away from competing visions.

Neste trabalho, apresentamos a discussão original de Gibbs sobre a equivalência entre as condições de equilíbrio, a dizer, a condição de máxima entropia para uma energia determinada e a condição de mínima energia par uma entropia determinada – as quais são apresentadas como teoremas pelo autor. Na sequência, mostramos como tal discussão aparece em livros didáticos contemporâneos que apresentamos a Termodinâmica a partir de suas leis (lei zero mais as três leis). Comparamos tal apresentação com a discussão feita por Callen, em sua abordagem postulacional da Termodinâmica. Mostramos que parte da discussão de Gibbs foi perdida mesmo nos livros que abordam as leis. Ademais, discutimos que a abordagem de Callen não enfatiza o fato de que apesar de os princípios serem equivalentes, termalizar um sistema composto por processos distintos (um com energia constante e outro com entropia constante) conduz a diferentes valores de temperatura. Além de resolver o problema analiticamente, apresentamos uma análise gráfica do problema. Ao final, discutimos implicações para o ensino de termodinâmica.

In this paper, we present Gibbs’ original discussion on the equivalence between equilibrium conditions, i.e., a maximum entropy condition for a given energy and the minimum energy condition for a given entropy – which are presented as theorems by the author. Next, we show how such a discussion appears in contemporary textbooks that present Thermodynamics from its laws (law zero plus the three laws). We compare this presentation with the discussion made by Callen, in his postulational approach to Thermodynamics. We show that part of Gibbs’ discussion has been lost even in textbooks dealing with the laws. Furthermore, we argue that Callen’s approach does not emphasize the fact that although the principles are the same, thermalizing a system composed of distinct processes (one with constant energy and the other with constant temperature) leads to different temperature values. In addition to solving the problem analytically, we present a graphical analysis of the problem. At the end, we discuss implications for thermodynamics teaching.

Resumo O trabalho apresenta uma análise metalinguística de canções que compõem o álbum Quanta, de Gilberto Gil, explicitando as relações dialógicas que o enunciado artístico pode estabelecer com as ciências contemporâneas e com uma visão de saúde. Para tanto, é feita uma breve apresentação sobre o quadro teórico-metodológico a ser utilizado, a metalinguística de Bakhtin, e, a partir dele, são estabelecidos três eixos de análise, privilegiando a concepção de ciência, de física quântica e de saúde e cura presentes no álbum e evidenciando as complexas relações entre arte, física e saúde.

Abstract This article presents a metalinguistic analysis of the songs comprising the album Quanta by Gilberto Gil, highlighting the dialogical relationships that artistic endeavors can establish between contemporary science and a vision of health. This involves a brief introduction of the theoretical/methodological framework and Bakhtin’s metalinguistics, followed by the establishment of three different analytical threads that follow the concepts of science, quantum physics, and health and healing which are present in the album, depicting the complex relationships between art, physics and health.

Resumo Este artigo apresenta um estudo de Epistemologia Política sobre a implementação de Práticas Integrativas e Complementares no sistema de saúde do Brasil. O objetivo foi analisar a controvérsia existente entre as recomendações da Organização Mundial da Saúde, as Portarias do Ministério da Saúde do Brasil e as cartas públicas de instituições científicas. Evidenciamos as visões epistêmicas e os interesses políticos subjacentes presentes em cada um dos documentos.

Abstract This article presents a study of Political Epistemology on the implementation of Integrative and Complementary Practices in the Brazilian health system. The objective was to analyze the controversy between the recommendations of the World Health Organization, the Ordinances of the Brazilian Ministry of Health and the public letters of scientific institutions. We highlight the underlying epistemic views and political interests present in each of the documents.

Resumo A disseminação da COVID-19, a mutação climática, o aumento das desigualdades sociais e o avanço da necropolítica, bem como a negação desses elementos por parte da população mundial e brasileira, exigem um novo mapa dos posicionamentos políticos e epistemológicos. Dialogando com a epistemologia política de Bruno Latour e com as Epistemologias do Sul, apresentamos uma reflexão sobre como a área de Educação em Ciências pode se articular para dar conta das questões que se impõem na contemporaneidade. Defendemos, nesse trabalho, concordando com Latour, que a Educação em Ciências precisa 'aterrar' e que, para isso, é necessário se aliar diplomaticamente aos atores do antigo eixo 'absolutista / relativista'. Diferentemente de Bruno Latour, entretanto, defendemos que o protagonista no Antropoceno não será mais a Europa, mas o Sul político e epistemológico do mundo, e a educação em ciências brasileira pode ter papel crucial nesse movimento.

Abstract The spread of COVID-19, climate change, the increase in social inequalities, and necropolitics, as well as the denial of these elements by the world and the Brazilian population, require a new definition of political and epistemological positions. In dialogue with Bruno Latour's political epistemology and with Epistemologies of the South, we present a reflection on how Science Education can articulate itself to deal with the issues that are imposed in contemporary times. In this paper, agreeing with Latour, we contend that Science Education needs to 'land', and that it is necessary to ally diplomatically with the actors of the old 'absolutist / relativist' axis. Unlike Bruno Latour, however, we argue that the protagonist in the Anthropocene will no longer be Europe, but the political and epistemological South of the world, and Brazilian science education may play a crucial role in this movement.

Resumo Este artigo apresenta um estudo de Epistemologia Política sobre a implementação de Práticas Integrativas e Complementares no sistema de saúde do Brasil. O objetivo foi analisar a controvérsia existente entre as recomendações da Organização Mundial da Saúde, as Portarias do Ministério da Saúde do Brasil e as cartas públicas de instituições científicas. Evidenciamos as visões epistêmicas e os interesses políticos subjacentes presentes em cada um dos documentos.

Abstract This article presents a study of Political Epistemology on the implementation of Integrative and Complementary Practices in the Brazilian health system. The objective was to analyze the controversy between the recommendations of the World Health Organization, the Ordinances of the Brazilian Ministry of Health and the public letters of scientific institutions. We highlight the underlying epistemic views and political interests present in each of the documents.