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VOLUMEN 35, NÚMERO 2 | JULIO-DICIEMBRE 2023 | PP. 133-150
ISSN: 2250-6101
DOI. https://doi.org/10.55767/2451.6007.v35.n2.43716
O diagrama de Gowin potencializando
as atividades experimentais em
eventos científicos
The Gowin diagram improvement of experimental
activities at scientific events
Lucas Antonio Xavier
1 *, Fernando José Luna
Segatto 2 , Laércio Ferracioli
2
1 , Breno Rodrigues
1 Programa de Pós-Graduação em Ciências Naturais (PPGCN), Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy
Ribeiro (UENF). Av. Alberto Lamego, 2000, Parque Califórnia, CEP: 28013-602 - Campos dos Goytacazes, RJ, Brasil.
2 Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física (PPGEnFis), Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), Av.
Fernando Ferrari 514 - CEP 29075-910 - Goiabeiras, Vitória, ES, Brasil.
*E-mail: lucas.perobas@gmail.com
Recibido el 12 de octubre de 2023 | Aceptado el 18 de noviembre de 2023
Resumo
É apresentado produto educacional 1 resultante do Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física realizado na Universidade Fe-
deral do Espírito Santo. O objetivo é mostrar os usos do diagrama de Gowin no contexto de atividades experimentais para subsidiar os
educandos participantes de eventos científicos. A escola Professora Filomena Quitiba da rede estadual do estado do Espírito Santo foi
local para articular a proposição da heurística de Gowin, também conhecido como diagrama V devido ao seu formato. O estudo foi
qualitativo, de caráter exploratório e interpretativo em função dos dados coletados e avaliados. Os participantes da pesquisa foram
alunos do ensino médio organizados em grupos para a participação em feiras de ciências. Os resultados foram satisfatórios com a
inserção do diagrama nas atividades experimentais de física. Os educandos compreenderam o potencial do diagrama de Gowin du-
rante as atividades. Conclui-se que os usos do diagrama de Gowin se apresenta de forma didática para a percepção do método cientí-
fico e uma necessidade na educação básica.
Palavras chave: Diagrama de Gowin; Experimento de Física; Feira de Ciências.
Abstract
An educational product resulting from the National Professional Master's Degree in Physics Teaching carried out at the Federal Uni-
versity of Espírito Santo is presented. The aim is to show the uses of the Gowin diagram in the context of experimental activities to
support students participating in scientific events. The Professora Filomena Quitiba school of the state network of the state of Espírito
Santo was the place to articulate the proposition of the Gowin heuristic, also known as the V-diagram due to its format. The study was
qualitative, exploratory and interpretive in terms of the data collected and evaluated. The research participants were high school stu-
dents organized into groups to participate in science fairs. The results were satisfactory with the insertion of the diagram in the exper-
imental physics activities. The students understood the potential of the Gowin diagram during the activities. It is concluded that the
uses of the Gowin diagram for the perception of the scientific method and a need in basic education are presented in a didactic way.
Keywords: Gowin diagram; Physics Experiment; Science Fair.
1 http://repositorio.ufes.br/handle/10/10797 (Apêndice B, p. 124)
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Diagrama de Gowin
I. INTRODUÇAO
O ensino da física vem passando por algumas mudanças devido a implementação da reforma curricular. Em função
disso a prática pedagógica precisa ser repensada. Para um ensino de melhor qualidade, o docente deve adotar meto-
dologias para deixar o educando em condições de estar conectado às demandas da sociedade do século XXI. Nesse
viés, práticas experimentais e participação em eventos científicos como feira de ciências se mostra uma alternativa
complementar de ensino na disciplina de física.
Este artigo é um recorte do produto educacional produzido durante o Mestrado Nacional Profissional em Ensino
de Física (MNPEF) realizado na Universidade Federal do Espírito Santo (UFES). O MNPEF possibilita os docentes de
física com uma formação mais qualificada para o trabalho na educação básica. Pois, durante a formação há novas
aprendizagens de metodologias e teorias. Além da escrita do texto dissertativo há a produção de um produto educa-
cional, que deve ser aplicado de forma recorrente na escola, conforme ilustra a figura 1.
FIGURA 1. O mestrado profissional como estratégia para melhorar o ensino da ciência Física na educação básica. Além da escrita
da dissertação, há necessidade de um produto educacional. Fonte: Física ao Vivo – O MNPEF e o potencial transformador do ensino
de Física no país. Live quinzenal proferida em junho de 2023 pela cientista Iramaia J. de Paulo https://www.you-
tube.com/live/0LOv5HqcasA?feature=share
Para isso, a formação recebida durante o curso do mestrado profissional potencializa a estruturação de materiais
de apoio ao ensino e aprendizagem da física, que é um campo da ciência de grande valor para a sociedade. Paula
(2011) afirma que:
Aprender e ensinar ciências são empreendimentos de alta complexidade. Isso porque, quando aprendemos ciências, esta-
mos nos apropriando de uma nova cultura. No caso das ciências naturais, entre outros aspectos, essa nova cultura caracte-
riza-se pela adoção de um conjunto específico de modos, às vezes incomuns, de perguntar, investigar, interpretar,
compreender e elaborar respostas para questões relacionadas às características de fenômenos que ocorrem na natureza
(Paula, 2011, p. 194).
Nesse contexto, para abordar a etapa de elaboração de projetos para a feira de ciências com atividades experi-
mentais, professor e educando, deve seguir ações que promova melhor compreensão do conteúdo da física.
Por outro lado, ao realizar uma pesquisa devemos verificar como estão as publicações de experimentos de física?
Nessa perspectiva, métodos sistemáticos são fundamentais para a revisão de literatura, pois, facilitam o trabalho dos
“pesquisadores no levantamento do estado da arte, cujo encaminhamento exige identificação, coleta, seleção, avali-
ação dos resultados, análise e relatório de um conjunto de trabalhos sobre diferentes questões de pesquisa” (Coelho,
2023). Assim foi realizada uma busca na base de dados Scopus por intermédio do Portal Periódicos Capes. Os termos
adotados foram “physics AND experiment”, sendo encontrados 130.947 documentos. Foi aplicado os filtros encontra-
dos nesta base, física e astronomia, energia, multidisciplinar, recorte temporal de 2012 a 2023 e artigos somente em
português. Dessa forma, o número de artigos ficou reduzidos a 95 documentos. São documentos de afiliações de
diversas instituições públicas em sua maioria como pode ser visto na figura 2. Inclusive os artigos são quase todos da
Revista Brasileira de Ensino de Física.
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Diagrama de Gowin
FIGURA 2. Artigos por afiliações. Fonte: Scopus, 2023.
A partir dos títulos, resumos e palavras-chave foi observado a formação de clusters (aglomerados) com a co-ocor-
rência dos itens. O maior conjunto de itens conectados consiste de 173 itens em 16 clusters, conforme a figura 3, que
mostra a rede de visualização da sobreposição. Foi considerado a ocorrência de apenas uma palavra-chave. Ao anali-
sar, por exemplo, a palavra-chave “physics teaching” com 15 ocorrências, obtemos 16 clusters de 42 links e outros 48
links de força total, que indica a força dos links de co-ocorrência do item “physics teaching” com outras palavras-
chave. Nesse meio tempo, o ensino de física deve ser pensado em diversos ambientes e de estratégias metodológicas.
Nesse viés, os autores Almeida e Silva (2015) refletem que:
Enquanto espaços de educação formal, como salas de aulas, muitas vezes, prezam pelo formalismo e, em sua grande mai-
oria, não conseguem apresentar ludicamente os conceitos científicos, espaços de educação não formal permitem ao visi-
tante a oportunidade de compreender, seguindo seu próprio tempo, os assuntos explorados nas atividades
Silva, 2015).
(Almeida e
Neste sentido, o termo “physics teaching” apresenta maior tamanho de círculo, o que significa maior aparecimento
dos documentos (figura 3). Quanto maior o tamanho da palavra maior será sua co-ocorrência em relação às demais.
As palavras-chave que mais se destacaram em co-ocorrência foram physics teaching, óptica, Arduino, Ensino de física,
experimentação, termodinâmica, física experimental, análise de vídeo, óptica, experimento de baixo custo e labora-
tório de física.
FIGURA 3. Visualização de sobreposição de 173 itens conectados. Fonte: VOSviewer 2023. <https://www.vosviewer.com>, ferra-
menta desenvolvida para construção de rede bibliométrica.
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Diagrama de Gowin
Semelhantemente, as informações relacionadas a figura 3 podem ser analisadas em termos de rede de visualização
de densidade, conforme ilustra a figura 4. Quanto maior o brilho da cor amarela e maior o tamanho do círculo, o que
significa maior frequência do termo. Também significa que várias pesquisas sobre o termo foram realizadas. De forma
inversa, menor o tamanho do círculo e menor intensidade da cor amarela mostra baixo índice de estudos relacionados.
FIGURA 4. Visualização de densidade - 173 itens conectados. Fonte: VOSviewer 2023.
A heurística de Gowin, se apresenta como prática sistêmica para desempacotar o conhecimento. O termo "heurís-
tica" vem da palavra grega "heurisko", significando "eu descubro". A heurística pode ser “entendida como o estudo
dos métodos e das abordagens que são usados na descoberta e na solução de problemas” (French, 2009, p. 31). Em
um estudo feito por Milena; Munford; Fernandes (2023), de 2008 a 2021 foi concluído que as práticas epistêmicas
têm o potencial para o campo da educação em ciências no Brasil com indicações de novas direções de pesquisa. As
autoras apontam para as oportunidades de novos membros à comunidade produtora de conhecimento.
Almeida; Silva et al, (2019) desenvolveram um estudo a partir da construção de uma maquete do sistema solar
com controle de temperatura para alunos com deficiência visual. O trabalho experimental baseou-se no uso de mate-
riais acessíveis e de baixo custo. Os participantes foram 11 pessoas pertencentes à Associação de Deficientes Visuais
da Cidade do Crato que foram visitar a mostra científica na 15 a Semana Nacional de Ciência e Tecnologia, na cidade
de Juazeiro do Norte, no estado do Ceará. Os resultados foram proveitos para pessoas que apresentam problemas de
visão. Os participantes entenderam a noção de localização e distribuição dos planetas no Sistema Solar. Houve boa
interação com o público que sugeriram adequações ao experimento de física. Por exemplo, ter legendas em braile.
Como sugestões a maquete pode ser replicada com facilidade e demonstrou ser um bom recurso didático, capaz de
transmitir conceitos relevantes sobre o nosso Sistema Solar e temas transversais ao assunto.
Esse trabalho de 2019 comunga com o mapeamento a partir de dissertações e teses realizado pelos autores Souza,
Rosa e Darroz (2022) sobre ensinar física para alunos com deficiência visual. Os autores mostraram “que a troca e o
diálogo entre alunos videntes e alunos com deficiência visual é fundamental para a realização das atividades” (Souza,
Rosa e Darroz, 2022).
De forma semelhante, os autores Almeida e Silva (2015) desenvolveram um trabalho com objetivo de discutir
experimentos dentro da oficina “Aerodinâmica de bolas” para apresentar conceitos da física, como princípios de Ber-
noulli e Magnus. Os autores exploraram brevemente os experimentos de como foram desenvolvidos e expostos na
exposição temática “Ciência do Esporte". Posteriormente, otimizaram a construção e montagem da “bola flutuante”
com diversos materiais de baixo custo. Os participantes fora os visitantes do museu de ciências Espaço Ciência Viva,
principalmente alunos da educação básica. Os resultados foram bons ao contemplar o princípio de Bernoulli e o efeito
Magnus na fundamentação teórica no experimento. O projeto “Ciência do Esporte", com os experimentos “bola flu-
tuante" e “bola de futebol” versus “bola de futebol americano" tem aplicações em diferentes níveis escolares.
Nesse viés é explorado o diagrama de Gowin nas atividades experimentais, pois o mesmo ajuda a entender as
tarefas propostas no contexto de eventos científicos. Entretanto, o objetivo é capacitar os alunos para a estruturação
e mediação de seus experimentos para a feira de ciências.
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Diagrama de Gowin
II. APORTE TEÓRICO
A fim de melhorar o ensino e aprendizagem, o filósofo da ciência Dixie Bob Gowin (1981), propôs uma alternativa para
maior percepção dos afazeres nas aulas de ciências ao perceber as dificuldades dos estudantes. A alternativa encon-
trada foi sintetizar em um diagrama em formato de V os elementos do método científico, “facilita a construção do
conhecimento sobre filosofia e metodologia de forma integrada” (Fox, 2007). Esse novo instrumento possibilita deta-
lhar a estrutura do conhecimento clarifica as ideias diante da atividade experimental (Novak e Gowin, 1984, p. 71). O
diagrama de Gowin é composto de quatro elementos principais que se desdobra em outros itens que são relevantes
no processo da atividade experimental conforme pode ser observado na figura 5. No entanto, Moreira (2012) mostra
que o instrumento:
é útil porque mostra claramente a produção de conhecimentos como resultante da interação entre dois domínios, um
teórico-conceitual e outro metodológico, para responder questões, que são formuladas envolvendo esses dois domínios, a
respeito de eventos ou objetos de estudo sobre os quais convergem tais domínios (Moreira, 2012, p. 3-12).
Nessa perspectiva, o educando precisa ter em mente a necessidade de saber a explicação teórica, o pensar do seu
experimento, assim como da parte metodológica, o saber fazer.
DOMÍNIO
DOMÍNIO
CONCEITUAL
METODOLÓGICO
FILOSOFIAS INTERAÇÃO CONTÍNUA
TEORIAS ENTRE OS DOIS LADOS
CONCEITOS FATOS
RESPOSTAS À Q.F. SURGEM
REGISTROS DE EVENTOS
ASSERÇÕES DE VALOR
QUESTÃO-FOCO
TRANSFORMAÇÕES
INTERPRETAÇÕES
A PARTIR DE UMA
RESULTADOS
PRINCÍPIOS
ASSERÇÕES DE CONHECIMENTO
EVENTOS/OBJETOS
FIGURA 5. O diagrama de Gowin. Fonte: Novak e Gowin (1984, p. 3)
Esse entendimento no processo de investigação como um instrumento metodológico nortea na análise e interpre-
tação e avaliação de dados da atividade experimental (Ferracioli, 2005). O diagrama de Gowin foi escolhido para me-
lhor compreensão do trabalho desenvolvido para a participação de feira de ciências. Pois, os dois lados do diagrama
de Gowin, o pensar do lado esquerdo com o fazer do lado direito, em interação contínua requer atenção. Ferracioli
(2005), mostra que:
O caminhar por este lado do pensar está intrinsecamente atrelado ao lado do fazer a pesquisa. Dessa forma, uma vez ob-
servado o evento, localizado na base do ‘V’, seguindo pelo lado direito, são feitos os registros dos eventos, que são as ano-
tações das observações: não há pesquisa sem registro das observações. A avaliação dos registros dos eventos, verificando
sua validade (confiança) os transforma em fatos, que constituem a base de dados da pesquisa. (Ferracioli, 2005).
Sua adoção como proposição metodológica potencializa o trabalho experimental de física, pois mimetiza o método
cientifico.
A inserção do diagrama em evento científico como a feira de ciências é um espaço estratégico para socializar co-
nhecimentos produzidos pelos alunos. De acordo com as diretrizes do Ministério da Educação, as feiras de ciências:
são eventos sociais, científicos e culturais realizados nas escolas ou na comunidade com a intenção de, durante a apresenta-
ção dos estudantes, oportunizar um diálogo com os visitantes, constituindo–se na oportunidade de discussão sobre os conhe-
cimentos, metodologias de pesquisa e criatividade dos alunos em todos os aspectos referentes à exibição de trabalhos
2006, p. 20).
(Brasil,
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Diagrama de Gowin
Sendo assim oportuno explorar o diagrama como metodologia para fortalecer o processo de ensino e aprendiza-
gem da física através da experimentação.
Primordialmente é recomendável que o professor de física da educação básica adote os critérios de Gowin e Alva-
rez (2005) para avaliar os elementos constitutivos do diagrama de Gowin, segundo Novak e Gowin (1984, p. 125), a
princípio funcionam de forma normativa para estabelecer os critérios de valor. Uma boa porção de conhecimento
deverá incluir todos os elementos do “Vê”, ilustrar como é que esses elementos se ligam entre si, e ser coerente,
compreensiva e significativa.
Nesse ínterim, são apresentadas as tabelas de I a X com seus respectivos valores e parâmetros de avaliação.
TABELA I. Critério de Avaliação para a Questão – Foco. Fonte: Gowin e Alvarez, 2005.
Valor
Parâmetro de Avaliação
0
Nenhuma Questão-foco é identificada
1
Uma Questão-foco é identificada, mas não inclui o Evento OU o lado Conceitual do V.
2
Uma Questão-foco é identificada, inclui conceitos, mas não sugere o Evento OU o Evento errado é identificado.
3
Uma Questão-foco clara é identificada, inclui conceitos para serem usados e diretamente relacionados com o
Evento.
TABELA II. Critério de Avaliação para a Teoria. Fonte: Gowin e Alvarez, 2005.
Valor
Parâmetro de Avaliação
0
Nenhuma Teoria é identificada.
1
Uma Teoria é identificada, mas não relaciona o Domínio Conceitual do V ou com a Questão-foco e o Evento.
2
Uma Teoria relevante é identificada e relaciona o Domínio Conceitual do V com a Questão-foco e o Evento.
TABELA III. Critério de Avaliação para os Princípios. Fonte: Gowin e Alvarez, 2005.
Valor
Parâmetro de Avaliação
0
Nenhum Princípio ou Lei são identificados.
1
Princípios são identificados e são relevantes com a Teoria.
TABELA IV. Critério de Avaliação para os Conceitos. Fonte: Gowin e Alvarez, 2005.
Valor
Parâmetro de Avaliação
0
Nenhum Conceito é identificado
1
Conceitos são identificados, mas não estão relacionados com a Questão-foco e/ou os Eventos.
2
Conceitos são identificados e estão relacionados com a Questão-foco e/ou os Eventos.
TABELA V. Critério de Avaliação para O que você espera como Resultado deste Experimento? Fonte: Gowin e Alvarez, 2005.
Valor
Parâmetro de Avaliação
0
Nenhuma expectativa é identificada.
1
Expectativas são identificadas, mas não estão relacionadas com a Questão-foco e/ou ao Evento.
2
Expectativas são identificadas e estão relacionadas com a Questão-foco e/ou ao Evento.
TABELA VI. Critério de Avaliação para o Evento. Fonte: Gowin e Alvarez, 2005.
Valor
Parâmetro de Avaliação
0
Nenhum Evento é identificado.
1
O Evento é identificado, mas é inconsistente com a Questão-foco.
2
O Evento é identificado e é consistente com a Questão-foco
TABELA VII. Critério de Avaliação para os Registro/Dados. Fonte: Gowin e Alvarez, 2005.
Valor
Parâmetro de Avaliação
0
Nenhum Registro é identificado.
1
Registros são identificados, mas são inconsistentes com a Questão-foco ou com o Evento.
2
Registros são identificados para o Evento e são consistentes com a Questão-foco.
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Diagrama de Gowin
TABELA VIII. Critério de Avaliação para as Transformações. Fonte: Gowin e Alvarez, 2005.
Valor
Parâmetro de Avaliação
0
Nenhuma Transformação é identificada.
1
Transformações são inconsistentes com a Questão-foco e com os Dados coletados a partir dos Registros.
2
Transformações são consistentes com a Questão-foco e os dados coletados a partir dos Registros.
TABELA IX. Critério de Avaliação para as Conclusões e Justificativas. Fonte: Gowin e Alvarez, 2005.
Valor Parâmetro de Avaliação
0
Nenhuma Conclusão é identificada.
1
Conclusões são inconsistentes com a Questão-foco.
2
Conclusões são derivadas dos Registros e Transformações.
3
As Conclusões são consistentes com os dados coletados nos Registros e representados nas Transformações.
4
As Conclusões contêm os componentes de 3 e conduz/sugere para uma nova Questão-foco
TABELA X. Critério de Avaliação para: O Resultado encontrado coincide com o que você esperava? Fonte: Gowin e Alvarez, 2005.
Valor
Parâmetro de Avaliação
0
Nenhum resultado é identificado.
1
Resultado é identificado, mas NÃO está relacionado com a Questão –foco e/ou o Evento.
2
Resultado é identificado e está relacionado com a Questão –foco e/ou o Evento.
III. ENCAMINHAMENTO METODOLÓGICO
A pesquisa, de natureza aplicada, “objetiva gerar conhecimentos para aplicação prática, dirigidos à solução de proble-
mas específicos. Envolve verdades e interesses locais” (Gerhardt e Silveira, 2009, p. 35). No entanto, objetiva gerar
conhecimentos para aplicar à solução da problemática levantada, explicação dos alunos em feiras de ciências.
Quanto à abordagem do problema, a pesquisa será qualitativa “começa com pressupostos e o uso de estruturas
interpretativas/teóricas que informam o estudo dos problemas da pesquisa, abordando os significados que os indiví-
duos ou grupos atribuem a um problema social ou humano” (Creswell, 2014, p. 50).
Para responder ao objetivo foi adotado a abordagem exploratória ao proporcionar familiaridade com o problema de
pesquisa (Souza; Da Rosa; Darroz, 2010). Entretanto, foi realizada oficinas do diagrama de Gowin com seus elementos.
Nesse caminho, a base epistemológica da pesquisa ancorou-se no paradigma sociocrítico, pois, “o objetivo é pro-
mover as transformações sociais e dar respostas a problemas específicos presentes nas comunidades, mas com a par-
ticipação de seus membros” (Campoy Aranda, 2016, p. 397).
Inclusive para a pesquisa foi escolhida uma unidade escolar localizada no município de Piúma, região sul do Estado
do Espírito Santo pertencente à rede estadual. A opção pela região sul capixaba se fez pela carência local em pesquisa.
Para a amostra foram selecionados alunos do ensino médio da primeira a terceira série de uma população de 482
estudantes. Sampieri et al (2006, p. 236), mostram que “[ ] o subgrupo da população, a partir da qual são recolhidos
os dados, que deve ser representativo dessa população”. Dessa forma, obtivemos 18 grupos com 90 alunos.
Portanto, o local de pesquisa foi a Escola Estadual de Ensino Fundamental e Médio Professora Filomena Quitiba,
situada na cidade de Piúma, Estado do Espírito Santo, Brasil. Umas das ações pedagógicas da escola é a Feira de Ciên-
cias Carcília de Matos Rezende que vem sendo realizada desde de 1983.
O instrumento da coleta de dados foi o diagrama de Gowin e a técnica, o corpus de análise, as fichas do diagrama
preenchidas. O objetivo da coleta de dados é proporcionar um entendimento maior sobre os significados e as experi-
ências das pessoas (Sampieri et al, 2013, p. 38).
A partir do exposto, a pesquisa foi organizada em aulas, conforme quadro I.
QUADRO I. Planejamento da proposta de trabalho
1ª Aula
Objetivo
1ª Oficina: apresentar o Método Científico
Duração
Hora/Aula: 55 minutos
Formato
Aula Expositiva com Datashow
Descrição
Aula explicando o que é e como trabalhar com o Método Científico
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Diagrama de Gowin
Objetivo
2ª Oficina: Apresentar o diagrama V
Duração
Hora/Aula: 55 minutos
2ª Aula
Formato
Aula expositiva com Datashow
Descrição
Aula explicando o que é e como trabalhar com o diagrama V
Objetivo
Entrega da proposta do experimento para cada grupo formado
Duração
Hora/Aula: 55 minutos
3ª Aula
Formato
Aula explicativa sistematizada
Descrição
Os grupos com seus experimentos iniciaram o preenchimento do diagrama V. A con-
tinuidade desta atividade se deu durante um mês no contra turno e nos horários de
planejamento do pesquisador.
IV. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A partir do percurso metodológico explicitados serão apresentados os resultados da análise das fichas do diagrama
de Gowin. Entretanto, para melhor entendimento dos elementos do diagrama foram realizadas duas oficinas com
auxílio de Datashow. A primeira oficina abordou o método científico, conforme ilustrado no quadro II.
QUADRO II. Temas explorados na oficina sobre o método científico
Temáticas Etapas
Teoria Científica
 Poder explicativo
 Precisa dizer porque algo acontece, e não apenas o que acontece
 Resultado precisa ser validado
Método Científico
 O que é Ciência? O que chamamos de conhecimento científico?
 Visão idealizada: Problema → Hipótese → Experimento → Refutação/Não refutação → Problema
Método Científico
em cinco partes
 Observação: Entender seu objeto de estudo.
 Hipótese: Formular uma hipótese a partir da análise dos dados.
 Previsões: Hipótese para predizer os resultados de novas observações.
 Experimento: Desenvolver experimentos para testar suas predições.
 Teoria: Construir uma teoria que explica fenômenos.
Método científico
na prática
 Hipóteses precisam ser refutáveis
 Os experimentos precisam ser reprodutíveis
 Os resultados precisam ser comunicados
 Os métodos e resultados precisam ser criticados
Tipo de Pesquisa
 Nem toda pesquisa é feita da mesma forma, os métodos são diversos.
O método da Física
 Formulação do problema
 Observação e experimentação
 Interpretação e formulação de hipóteses
 Teste da interpretação
Durante a oficina foi abordado o início do processo do método iniciado por Renê Descartes (1596-1650) e Francis
Bacon (1561-1626) até a contemporaneidade com o advento das comunidades científicas, maneira de como se faz
ciência hoje. Gil (1999, p. 8) situa o método científico como um conjunto de procedimentos intelectuais e técnicos
adotados para atingir o conhecimento. Não há um método único, mas a comunidade científica segue um padrão, que
seja reprodutível, baseado na matemática e com aspectos de renovação. Lakatos e Marconi (2007) ao abordarem
sobre o método científico afirmam que “não é exclusiva da ciência, por outro lado, não há ciência sem o emprego de
métodos científicos”. O sucesso que a humanidade alcançou em termos de conhecimento foi graças a adoção de um
padrão sistematizado de pesquisa. Nessa perspectiva, González (2023) ao abordar sobre os achados do telescópio
espacial da NASA, James Webb, após um ano de sua existência, mostrou os desafios encontrados pela ciência. Assim
falou sobre o método científico:
inventar uma teoria ou várias para explicar o que nos rodeia e tentar provar que são falsas. Se conseguirmos, teremos
que encontrar outra explicação (ou, mais frequentemente, complementar a existente). Se não conseguirmos invalidar a
interpretação dos dados, podemos afirmar que estamos mais próximos da verdade. Ou que não fomos inteligentes e ima-
ginativos o suficiente; careceríamos de conhecimento, então, para saber invalidar a teoria (González, 2023).
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Diagrama de Gowin
A segunda oficina explorou os elementos que constituem o diagrama de Gowin, conforme quadro 3.
QUADRO III. Elementos explorados durante a oficina do diagrama de Gowin
Temáticas
Diagrama V
David Bob Gowin
Criador do Diagrama. Os alunos saíam das aulas experimentais sem entender o que haviam feito,
o porquê do protocolo experimental
Partes do Diagrama V
- Instrumento metacognitivo
- Foi dividido em 4 partes: Eventos, Questão(ões) - foco, Domínio Conceitual e Domínio Metodoló-
gico
Vértice: Eventos
Acontecimentos ou fenômenos de estudo (experimento)
Centro: Questão-Foco
Pergunta da pesquisa relacionada ao evento.
Questão(ões)-Foco
É a pergunta que informa sobre o ponto central da pesquisa. Problema (Porque?). Determina o
objetivo geral e específico do trabalho a ser estudado, ela direciona o estudo, o que será pesqui-
sado (Para que?)
Evento
Representa a origem da produção do conhecimento para responder a Questão-Foco. Metodologia
(Como?)
Lado esquerdo:
Domínio Conceitual - Pensar
Filosofias, Teorias, Princípios e os Conceitos que permite elaborar a Questão-foco para dá sentido
à experimentação
Filosofia
São as visões de mundo
objetivo geral e específicos (Para que?)
Teoria
Conjunto ordenado de princípios e conceitos para a produção do conhecimento.
- Hipóteses (talvez porque)
- Fundamentação teórica (quem garante?)
- Metodologia (como?)
- Referências (quem garante?)
Princípios
Relação entre conceitos que guiam e orientam a pesquisa.
- Fundamentação teórica (quem garante?)
- Referências (quem garante?)
Conceitos
Regularidades percebidas em Eventos.
- Fundamentação teórica (quem garante?)
- Referências (quem garante?)
Lado direito:
Domínio Metodológico - Fazer
Registro de Eventos, Fatos, Transformação, Resultados, Interpretação, Asserções de Conhecimento
(juízos cognitivos) e Asserções de Valor acerca da pesquisa
Registros/Dados/Fatos
Observações efetuadas sobre os Eventos e catalogados e posteriormente atribuímos como fatos.
Metodologia (como?) Resultados
Transformações
Análise dos registros: tabelas, gráficos, mapas, estatística, correlações registros. Metodologia
(como?)
Asserções
de Conhecimento
Conclusões a partir das análises dos dados que respondem à questão (ões) - foco e leva ao resultado
do estudo
Asserções
de valor
Significância e utilidade acerca do valor da pesquisa baseados nas asserções de conhecimento. Con-
clusões
Próxima etapa da escrituração
do Diagrama V
Agendamento dos feedbacks aos grupos da Feira de Ciências embasado no formato construtivista
Arthur Schopenhauer, sobre
os cientistas que foram ridicu-
larizados por suas propostas e
descobertas Galileu Galilei, Gi-
ordano Bruno
"Toda verdade passa por três estágios: No primeiro, ela é ridicularizada; no segundo, é rejeitada
com violência e, no terceiro, é aceita como evidente por si própria"
Perspectiva
O Diagrama V possibilita amenizar a problemática apresentada!
De fato, o diagrama de Gowin é uma mimetização do método científico. Seu formato didático do pensar e do fazer
facilita entender, por exemplo, uma atividade experimental. Essas atividades têm como finalidade “realizar ações
voltadas para a formação humana, para a construção de conhecimentos e melhorias dos processos definidos como
problemas a serem solucionados” (Nascimento y Ventura, 2017).
Após realizadas as atividades de oficinas foi iniciado o uso do diagrama de Gowin. Este instrumento heurístico
elaborado por Gowin aponta um caminho de inculcação da sistematização do conhecimento. De acordo com Viventin
e Santos (2008):
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uma vez que pode ser utilizado pelo aluno, recomenda-se que, em um primeiro momento o professor auxilie o preenchi-
mento do diagrama, juntamente com os alunos. Ao estarem familiarizados com o diagrama V, os alunos podem ter auto-
nomia durante o seu preenchimento, cabendo ao professor apenas supervisionar a atividade para que as ideias possam ser
melhoradas (Viventin y Santos, 2008).
Após um recorte, o quadro 4 traz a relação de dez trabalhos experimentais. As fichas dos diagramas tiveram o seu
preenchimento iniciado a partir do domínio conceitual em direção ao domínio metodológico caracterizando assim, o
método dedutivo. Ferracioli (2005) diz que:
Iniciando pelo lado do domínio conceitual ou lado do pensar a pesquisa, pode-se caracterizar esse procedimento como aná-
logo ao método hipotético-dedutivo. Esse lado representa toda a postura filosófica e teórica assumida pelo pesquisador, na
qual ele se baseia para observar o mundo ao seu redor. A partir daí, através da metodologia científica escolhida, represen-
tada pelo lado do domínio metodológico, chega-se às respostas da questão básica para verificar ou não as predições feitas
inicialmente (Ferracioli, 2005).
QUADRO IV. Temas dos 10 trabalhos estruturados para avaliação
Grupos
Trabalhos mediados pelo Diagrama V
1
- Pressão, pressão atmosférica e densidade
2
- Prensa hidráulica: multiplicadora de força de Pascal
3
- Vasos comunicantes para determinar a densidade de substâncias
4
- O Teorema de Arquimedes – empuxo
5
- Stand Up ecológico
6
- O Teorema Bernoulli e tubo de Venturi
7
- Futebol: um esporte reduzindo as desigualdades
8
- Primeira Lei de Ohm em operação
9
- Circuito série e paralelo: uma abordagem experimental
10
- A Física no Enem: Fontes de geração de energia elétrica
Para a análise das fichas do diagrama de Gowin foi adotado os critérios da escala de Alvarez e Gowin. A figura 6
ilustra os resultados para o item Questão-Foco, conforme os critérios da tabela 1.
FIGURA 6. Questão-Foco dos diagramas.
Apenas um grupo não apresentou a questão-foco. Três grupos conseguiram elaborá-la, mas não inclui o Evento ou
o lado Conceitual do V. Os demais grupos apresentaram a Questão-Foco, incluiu conceitos relacionados com o Evento.
Este item tem grande importância no diagrama, pois é a partir da questão-foco que o trabalho faz todo sentido.
O lado esquerdo da ficha fica os elementos do pensar. Então, considerando os elementos teóricos iniciamos com
o item Teoria, seis grupos tiveram mais facilidade (figura 7).
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O grupo ‘Stand Up ecológico’ não fez boa relação do experimento com a Teoria (tabela 2). Outro grupo ‘Vasos
comunicantes para determinar a densidade de substâncias’ foi certeiro na Teoria, mas não relaciona o Domínio Con-
ceitual do diagrama de Gowin com a Questão-foco e o Evento. É com a prática que os alunos irão aprender e ter
fluência com o diagrama. Segundo Cappelletto (2009):
o Vê não é o fim em si mesmo, é apenas um instrumento, um meio de modificar a visão de ciência tradicionalmente
veiculada nas aulas experimentais. A estratégia é mais ampla que o instrumento, não se resume a ele. Por isso é que, para
nós, mais importante do que acertar um ou outro item do Vê, é compreender sua estrutura, sua dinâmica, a inter-relação
entre suas partes (Cappelletto, 2009, p. 139).
FIGURA 7. Teoria nos diagramas.
Além de atividades experimentais, o diagrama de Gowin pode ser utilizado em diversas tarefas. Nossos alunos
treinaram primeiramente com as questões do Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM) para se familiarizar com os
elementos constitutivos da heurística. O ENEM é uma prova importante para os alunos brasileiros, pois é a partir do
desempenho nessa avaliação que os alunos podem ingressar nas universidades públicas.
A figura 8 relacionada a dois grupos, ‘Pressão, pressão atmosférica e densidade’ e ‘A Física no Enem: Fontes de
geração de energia elétrica’, nenhum Princípio ou Lei são identificados, conforme tabela 3. Os outros oito grupos
tiveram mais facilidade neste item, do diagrama.
FIGURA 8. Princípios nos diagramas.
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O item Conceitos, ilustrado na figura 9 retrata para dois grupos, ‘A Física no Enem: Fontes de geração de energia
elétrica’ e ‘Futebol: um esporte reduzindo as desigualdades’, que os Conceitos são identificados (tabela 4), mas não
estão relacionados com a Questão-foco e/ou os Eventos. O grupo ‘Stand Up ecológico’, nenhum Conceito é identifi-
cado, o grupo fez o experimento com garrafas pets em tamanho real, chamou atenção na feira de ciências. Mas,
tiveram dificuldades durante a apresentação ao serem arguição pelos avaliadores. Os integrantes perceberam a im-
portância de relacionar a explicação do experimento com os aspectos da teoria, princípios e conceitos envolvidos no
trabalho.
FIGURA 9. Conceitos nos diagramas.
Para o elemento contido no diagrama: O que você Espera como Resultado deste Experimento, item que não consta
nos critérios de Gowin e Alvarez, pois o diagrama de Gowin foi adaptado para as tarefas propostas realizadas na escola.
Portanto, fizemos importação de Batistella (2007) citado por Prado (2015), para poder realizar a avaliação (tabela 5)
deste item no diagrama. A figura 10 mostra que, seis grupos conseguiram apontar expectativas do experimento, rela-
cionadas com a Questão-foco e/ou ao Evento, outros quatro grupos, as expectativas são identificadas, mas não estão
relacionadas com a Questão-foco e/ou ao Evento.
FIGURA 10. Expectativa do resultado do experimento.
A figura 11 traz a informações sobre o Evento, somente dois grupos tiveram dificuldades, conseguem parcialmente
identificá-lo, conforme tabela 6, mas é inconsistente com a Questão-foco. Os outros grupos, no caso 80%, conseguiram
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fazer o Evento e relacioná-lo com Questão-foco. É uma parte importante do diagrama, pois é a partir do evento que é
formulado a Questão-foco(ões).
FIGURA 11. Evento nos diagramas
O item Registros/Dados (figura 12) não foi identificado no trabalho ‘Prensa hidráulica: multiplicadora de força de
Pascal’, conforme tabela 7. Outros grupos (40%) apresentaram Registros/Dados, mas inconsistentes com a Questão-
foco ou com o Evento. E para os demais grupos (50%) relacionaram o Evento e a Questão-Foco. A relação dos elemen-
tos do diagrama de Gowin direciona para uma visão aprofundada da atividade experimental. Portanto, uma boa por-
ção de conhecimento deverá incluir todos os elementos do diagrama, ilustrar como é que esses elementos se ligam
entre si, e ser coerente, compreensiva e significativa (Novak e Gowin, 1984, p. 125).
FIGURA 12. Registro/Dados nos diagramas.
Nas fichas dos diagramas em Transformações, os alunos apresentaram bom desempenho, 70% dos grupos conse-
guiram transformar os dados em consonância com a Questão-Foco (figura 13). Os demais grupos (30%) tiveram difi-
culdades ao comparar com a tabela 8. Os registros foram incompletos e as Transformações incoerentes com a
Questão-Foco.
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FIGURA 13. Transformações nos diagramas.
O item Conclusões e Justificativas, ilustrado na figura 14, traz bons resultados ao observar os critérios da tabela 9.
O grupo ‘Stand Up ecológico’, foi o único que não apresentou a conclusão na ficha do diagrama. A maioria dos grupos
apresentaram Conclusões, mas para 20% dos grupos tinha algumas inconsistentes com a Questão-foco. Outros 40%
dos grupos apresentam Conclusões consistentes com os dados coletados nos Registros e representados nas Transfor-
mações. Dois grupos, ‘O Teorema de Arquimedes – empuxo’ e ‘Futebol: um esporte reduzindo as desigualdades’, que
representam 20% trazem as Conclusões, que contêm os componentes com os dados coletados nos Registros e repre-
sentados nas Transformações e sugerem novas Questão (ões)-foco. Para trabalhar com o diagrama de Gowin é preciso
tempo para obter resultados satisfatórios.
FIGURA 14. Conclusões e Justificativas nos diagramas.
Para o item Resultado encontrado coincide com o que você esperava? (figura 15) analisado a partir da tabela 10, a
resposta foi positiva para 90% dos grupos. Sendo que 30% dos grupos mostraram seus Resultados, mas NÃO está
relacionado com a Questão–Foco e/ou o Evento. Os outros 60% o Resultado é identificado e está relacionado com a
Questão–Foco e/ou o Evento.
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FIGURA 15. Resultado encontrado versus o esperado nos diagramas.
Outro grupo ‘Vasos comunicantes para determinar a densidade de substâncias’ fizeram a demonstração do teo-
rema de Stevin e obtiveram a expressão que relaciona a densidade (d) e a altura (h) do fluido dentro do tubo em U. O
Grupo 6 ‘O Teorema Bernoulli e tubo de Venturi’, ilustrado na figura 16, também fizeram uma demonstração por meio
da equação de Bernoulli até obter a expressão matemática da velocidade com que o fluido deva sair do tubo de Ven-
turi. Para obtenção da expressão o orientador, professor de física, ajudou os integrantes do grupo, pois o livro didático
traz somente a equação de Bernoulli para estudar o escoamento de um fluido.
FIGURA 16. Tubo de Venturi e Carro Flettner (efeito Magnus). Fonte: Própria dos autores.
Ainda em relação a figura 16, o grupo com o trabalho ‘Futebol: um esporte reduzindo as desigualdades’ realizou
duas atividades. A primeira relacionada a aerodinâmica da bola de futebol, ilustrada no diagrama de Gowin da figura
17 e a segundo sobre o movimento de um carrinho sem pilha. Ambos experimentos foram explorados conceitos da
hidrodinâmica, por exemplo, o efeito Magnus para propulsionar o carrinho feito de material pet. Esta segunda ativi-
dade contou com a colaboração dos colegas do mestrado. Pois, na escola os alunos estavam obtendo resultados insa-
tisfatórios com o experimento. Então o experimento foi levado para o programa de mestrado da UFES e com a ajuda
dos colegas mestrandos e professor da disciplina “Atividades Experimentais para o Ensino Médio e Fundamental”, foi
possível acertar o experimento. Assim, ao levar o diagrama de Gowin do experimento dos alunos e relatar as dificul-
dades encontradas na escola, foi obtido informações de como realizar o experimento de Flettner usando o vento para
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propulsão do carro. As informações foram valiosas como o posicionamento do ventilador que deveria ter ficado inici-
almente na posição perpendicular à direção do movimento do carrinho e a questão do atrito do chão com as rodas do
carrinho, e, também, entre as peças do pequeno veículo.
FIGURA 17. Futebol - um esporte reduzindo as desigualdades. Fonte: Própria dos autores.
V. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os projetos realizados anualmente na feira de ciências da escola têm como prática os usos de relatório. Ao inserir a
heurística de Gowin os alunos se depararam com alguns obstáculos proporcionado ao desconhecimento do método
científico. Com a inserção do diagrama de Gowin no evento científico da escola as coisas começaram a mudar de
forma substancial. Agora os alunos veem a importância de partir de uma problemática (porquê?), estruturar os obje-
tivos (o para quê?). Os experimentos devem contemplar o lado esquerdo do diagrama de Gowin, o pensar (quem
garante?), da atividade experimental, e, não somente abordar o lado direito do diagrama, o fazer (como?), no caso a
metodologia para chegar aos resultados (asserções de conhecimento e de valor).
O diagrama de Gowin utilizado como produto educacional no mestrado se mostrou viável, pois deixou os integran-
tes dos grupos em condições de ter melhor desempenho em suas apresentações em eventos científicos. Ferracioli
(2005) pontua que é necessário bom planejamento, boa técnica, amostra, instrumento de coleta de dados e critérios
de análise. O produto educacional vem sendo utilizado pelos alunos e professores para a participação da Feira de
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Ciências Gênios de Multigêneros +Cultura +Arte 2 organizada pela escola estadual Antônio José Peixoto Miguel
(Serra/ES), que consta em edital como um dos critérios para submissão de projetos científicos. Portanto, a iniciativa
da criação do Mestrado Profissional em Ensino de Física pela Sociedade Brasileira de Física (SBF) estar proporcionando
melhorias na prática pedagógica percebida nos resultados adquiridos pelos alunos envolvidos nas atividades experi-
mentais, tanto em espaço formal, quanto não formal. Afinal, o docente tem agora em mãos esta opção pedagógica
para engajar seus alunos na cultura científica.
Enfim, em uma perspectiva futura, considera-se que a heurística de Gowin, na dialogia com a heurística de Toulmin
no ensino da física, ficará potente nas escolas públicas da educação básica. O Modelo de argumentação de Toulmin
possui grande potencial para o ensino da Física, uma vez que, segundo a Base Nacional Comum Curricular (BNCC,
2018) em sua competência geral de número 7 afirma que o educando deve “ argumentar com base em fatos, dados
e informações confiáveis, para formular, negociar e defender ideias ”. Além de ser útil em atividades experimentais,
o diagrama de Gowin e o modelo de argumentação de Toulmin podem ser utilizados para trabalhar a história das
ciências através de episódios históricos.
AGRADECIMIENTOS
À Secretaria de Estado da Educação do Espírito Santo (SEDU), devido ao programa Pró-Docência Stricto Sensu
(CEFOPE). À CAPES devido ao Programa de Apoio à Pós-graduação (PROAP). Ao Prof. Dr. Rodrigo Dias Pereira por sua
contribuição na elucidação de questões da atividade experimental. Aos árbitros e editores do periódico científico Re-
vista de Enseñanza de la Física pôr darem contribuições valiosas para a qualidade do artigo.
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