Uso de um análogo mecânico de buracos negros associado a metodologia Peer Instruction no ensino de conceitos de relatividade geral

dc.contributor.authorCardoso, Eliabe Rafael Figueira
dc.date.accessioned2026-05-14T18:22:11Z
dc.date.issued2026-03-20
dc.description.abstractThis dissertation presents the development, validation, and implementation of an educational product consisting of a mechanical analogue representing black holes, articulated with the active methodology Peer Instruction (PI), with the aim of investigating its contributions to the teaching of introductory concepts of General Relativity in High School. The proposal is based on the understanding of gravitation as the curvature of spacetime and seeks to establish conceptual relationships between Classical Physics and Modern Physics, in order to favor the meaningful learning of abstract and epistemologically challenging content. The research is characterized as an applied study, of a qualitative-quantitative nature, developed with two classes of the third year of High School, totaling 40 students. The pedagogical intervention was structured in a didactic sequence composed of six classes, in which the mechanical analogue was used as a mediating resource, associated with the systematic application of Peer Instruction. Data collection involved the application of pre- and post-intervention questionnaires using a Likert scale, conceptual tests with objective and open-ended questions, analyzed using Hake's normalized gain, and the use of standardized logbooks for students to complete throughout the classes. The results indicate relevant conceptual gains for a significant portion of the students, as well as positive changes in perceptions related to interest, active participation, and understanding of the concepts covered. The integrated analysis of the instruments highlights the convergence between measured and perceived learning, in addition to emphasizing the role of peer interactions and the critical use of analogies in the conceptual construction process. It is concluded that the articulation between physical analogies and active methodologies constitutes a promising pedagogical strategy for the introduction of Modern Physics topics in High School, provided it is accompanied by intentional teacher mediation and consistent theoretical grounding. This study contributes to the field of Physics Education by offering an educational product, embodied in a validated Teaching Guide, and by expanding discussions on didactic possibilities for teaching General Relativity in school contexts, while also pointing to perspectives for future research.
dc.description.resumoEsta dissertação apresenta o desenvolvimento, a validação e a implementação de um produto educacional consistente em um análogo mecânico representativo de buracos negros, articulado à metodologia ativa Peer Instruction (PI), com o objetivo de investigar suas contribuições para o ensino de conceitos introdutórios da Relatividade Geral no Ensino Médio. A proposta fundamenta-se na compreensão da gravitação como curvatura do espaço-tempo e busca estabelecer relações conceituais entre a Física Clássica e a Física Moderna, de modo a favorecer a aprendizagem significativa de conteúdos abstratos e epistemologicamente desafiadores. A pesquisa caracteriza-se como um estudo aplicado, de natureza quali-quantitativa, desenvolvido com duas turmas da terceira série do Ensino Médio, totalizando 40 alunos. A intervenção pedagógica foi estruturada em uma sequência didática composta por seis aulas, nas quais o análogo mecânico foi utilizado como recurso mediador, associado à aplicação sistemática do Peer Instruction. A coleta de dados envolveu a aplicação de questionários pré e pós-intervenção em escala Likert, testes conceituais com questões objetivas e dissertativas, analisados por meio do ganho normalizado de Hake, além da utilização de diários de bordo padronizados para os estudantes preencherem ao longo das aulas. Os resultados indicam ganhos conceituais relevantes para parte significativa dos estudantes, bem como mudanças positivas nas percepções relacionadas ao interesse, à participação ativa e à compreensão dos conceitos abordados. A análise integrada dos instrumentos evidencia a convergência entre aprendizagem medida e aprendizagem percebida, além de destacar o papel das interações entre pares e do uso crítico de analogias no processo de construção conceitual. Conclui-se que a articulação entre análogos físicos e metodologias ativas constitui uma estratégia pedagógica promissora para a introdução de temas da Física Moderna no Ensino Médio, desde que acompanhada de mediação docente intencional e fundamentação teórica consistente. O estudo contribui para o campo do Ensino de Física ao oferecer um produto educacional, materializado em um Guia Didático, validado e ao ampliar as discussões sobre possibilidades didáticas para o ensino de Relatividade Geral em contextos escolares, apontando, ainda, perspectivas para investigações futuras.
dc.identifier.citationCARDOSO, Eliabe Rafael Figueira.Uso de um análogo mecânico de buracos negros associado a metodologia Peer Instruction no ensino de conceitos de relatividade geral. 2026. 165 p. Dissertação (Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física) – Universidade Federal do Amazonas. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas, Campus Manaus Centro, Manaus, 2026.
dc.identifier.urihttps://ri.ifam.edu.br/handle/ifam/1840
dc.language.isopt
dc.publisherInstituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas
dc.subjectAnálogo mecânico
dc.subjectBuracos Negros
dc.subjectPeer Instruction
dc.subjectRelatividade geral
dc.titleUso de um análogo mecânico de buracos negros associado a metodologia Peer Instruction no ensino de conceitos de relatividade geral
dc.typeThesis

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