The integration of knowledge within science, technology and industry : enzymes a case study

Enzyme technology is widely regarded as an exciting new technology possessing great opportunities for commercial interests and is one of a small group of key technologies singled out by the Science Research Councils during the 1960's as worthy of special support. In this thesis I outline the basic characteristics of this technology analysing the nature of the Government's policy towards it. The approach I have chosen requires an in depth analysis of the innovation process for enzymes which forms the basis for a model. This model is then used to focus on aspects of the UK science policy towards innovation in enzyme technology, assessing its impacts, and appraising the usefulness of this approach for future policy initiatives.

Possibilidades de enfoque CTS para o ensino superior de química: proposta de uma abordagem para ácidos e bases

Scientific education has been passing by redefinitions, contestations and new contributions from the research on science teaching. One contribution is the idea of science and technology literacy, allowing the citizens not only knowing science but also understand aspects on the construction and motivation of scientific and technological research. In accordance with this idea, there is the Science-Technology-Society (STS) studies which, since the 1970s, has been contributing for science teaching and learning according to the comprehension of the relationships with society in the Western countries of the North. In Brazil, this approach began to gain projection from the 1990s when the first essays on the theme were published. Currently, there is a clear influence of this approach on the national curriculum guidelines, especially for the area of Natural Sciences, and also on the textbooks chosen by the High School National Program (Programa Nacional do Ensino Médio). However, there seems to be a gap in relation to the discussion on the specific curricular component seen in college on this approach. Thus, this study aims at adopting the approach STS, face to the preparation of complimentary educational material on acid and bases concepts studied in the course of General Chemistry of the Natural Sciences graduation program. To this end, it was performed a bibliographical research aiming at making the state-of-the-art in in these concepts in specific literature to science teaching. It is divided in two stages: systematic study (with sixteen journals chosen according to Qualis-Capes and an unsystematic study with direct search in databases and references in the papers of the systematic study. The studies had their content analyzed and the categories chosen a priori were the level of education, the acid-base theory adopted, and the strategy/theoretical frame of reference adopted. A second stage aimed at identifying attitudes and beliefs on STS (Science-Technology-Society) and CSE (Chemistry-Society-Environment) of students in the teacher and technologist training course in three diferent institutions: UTFPR, UFRN and IFRN. In this study, it was used two questionnaires, composed of a Likert scale, semantic differential scale and open questions. The quantitative data reliability was estimated through Cronbach’s alpha method, and tha data were treated according to classic statistics, using the mean as the centrality measures, and the mean deviation as dispersion. The qualitative data were treated according to the content analysis with categories taken from the reading of answers. In the third stage, it was analyzed the presence of STS and CSE content in chapters on acid and bases concepts of nine General Chemistry textbooks, frequently used in graduation programs in public institutions of the state of Rio Grande do Norte. The results showed that there are few proposals of acid and bases teaching, and they are generally aimed at High School or at instrumentation for teaching courses, and no course for General Chemistry. The student’s attitudes and beliefs show the presence of a positivist point of view based on the concept of Science and Technology neutrality and the salvation of its mediation. The books analysis showed just a few content on STS and CSE are found in the studied chapters, and they are generally presented disjointedly in relation to the rest of the main text. In the end, as suggestion to solve the absence of proposals STS in General Chemistry books, as well as the student’s positivist attitudes, it was developed some educational material to be used in the course of General Chemistry at College. The material is structured to introduce a historical view of the concepts preparation, present the use of materials, the industrial and technological processes, and social and environmental consequences of this activities

Utilizing Traditional Cognitive Measures of Academic Preparation to Predict First-Year Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) Majors' Success in Math and Science Courses

For the past several years, U.S. colleges and universities have faced increased pressure to improve retention and graduation rates. At the same time, educational institutions have placed a greater emphasis on the importance of enrolling more students in STEM (science, technology, engineering and mathematics) programs and producing more STEM graduates. The resulting problem faced by educators involves finding new ways to support the success of STEM majors, regardless of their pre-college academic preparation. The purpose of my research study involved utilizing first-year STEM majors’ math SAT scores, unweighted high school GPA, math placement test scores, and the highest level of math taken in high school to develop models for predicting those who were likely to pass their first math and science courses. In doing so, the study aimed to provide a strategy to address the challenge of improving the passing rates of those first-year students attempting STEM-related courses. The study sample included 1018 first-year STEM majors who had entered the same large, public, urban, Hispanic-serving, research university in the Southeastern U.S. between 2010 and 2012. The research design involved the use of hierarchical logistic regression to determine the significance of utilizing the four independent variables to develop models for predicting success in math and science. The resulting data indicated that the overall model of predictors (which included all four predictor variables) was statistically significant for predicting those students who passed their first math course and for predicting those students who passed their first science course. Individually, all four predictor variables were found to be statistically significant for predicting those who had passed math, with the unweighted high school GPA and the highest math taken in high school accounting for the largest amount of unique variance. Those two variables also improved the regression model’s percentage of correctly predicting that dependent variable. The only variable that was found to be statistically significant for predicting those who had passed science was the students’ unweighted high school GPA. Overall, the results of my study have been offered as my contribution to the literature on predicting first-year student success, especially within the STEM disciplines.

Articulação Ciência-Sociedade através do património artístico local : atividades e recursos didáticos centrados no Museu Cargaleiro

A educação em ciências com orientação Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS) centra-se no reconhecimento da capacidade da ciência para o desenvolvimento de uma sociedade assente nos valores da democracia. Esta orientação implica mais do que ensino de conteúdos estritamente disciplinares. O património artístico construído pode ser fonte inspiradora para o enriquecimento curricular proporcionando aprendizagens ativas e integradas. Foi nesta linha que definimos como objetivo desenvolver, implementar e validar atividades e recursos que articulam as aprendizagens na escola e no Museu Cargaleiro (Castelo Branco), na educação em ciências no 1º Ciclo do Ensino Básico (1º CEB). A investigação, com uma metodologia qualitativa, desenvolveu-se no âmbito do Estágio, numa turma de 4.ºano, inserindo-se na problemática da interação entre contextos de educação formal e não formal para a promoção da aprendizagem através da exploração de conexões das ciências com a arte. Para tal, planificámos uma visita de estudo ao Museu que contemplou a construção de recursos mediante o planeamento das três fases articuladas – antes, durante e após a visita. Da sequência didática, evidenciamos uma atividade de trabalho experimental que decorreu na fase após a visita, a fim de articular os conhecimentos adquiridos nas duas fases anteriores reforçando a compreensão dos fenómenos da luz e da cor, através da arte, envolvendo conhecimento da realidade próxima. Os resultados evidenciam que a aprendizagem dos alunos a nível de atitudes e capacidades e a nível cognitivo, avaliadas através de múltiplos registos, foi muito positiva.

O papel da observação na compreensão da natureza do conhecimento científico : uma proposta didática baseada nas reações de combustão

Com vista a abandonar a ideia tradicional de que a observação é objetiva e que, decorrente da objetividade dos factos empíricos é possível estabelecer uma correspondência com a realidade e a verdade, procura-se, através de uma situação experimental problemática, inserida num contexto de História da Ciência, criar um contexto didático apropriado para a compreensão da relação da observação com a teoria que a interpreta. Os resultados obtidos no decurso do Projeto lbero-americano de Avaliação de Atitudes Relativas a Ciência, Tecnologia e Sociedade, através da aplicação do Cuestionario de Opiniones sobre Ciencia-Tecnologia-Sociedad mostraram que a conceção que os alunos têm sobre a Natureza da Ciência e Tecnologia e sobre a relação entre observação e teoria não é a mais adequada. A Sequência de Ensino-Aprendizagem proposta baseia-se na realização de uma atividade experimental problemática e na discussão dos resultados, relacionando-os com a análise e debate de dois textos sobre a Teoria do Flogisto e a Teoria do Oxigénio.

Aplicação das ciências forenses no ensino secundário: um conjunto de actividades para a disciplina de Física e Química A

A popularidade das séries televisivas que abordam as Ciências Forenses (CSI 1 Mentes Criminosas, Casos Arquivados...) permite construir actividades que envolvem os alunos numa exploração científica de modo a que dominem os conceitos e apreciem a natureza da Ciência. Estes recursos educativos aplicam uma abordagem Ciência­ Tecnologia-Sociedade -Pensamento Crítico (CTS-PC) e podem ser explorados segundo uma metodologia de Aprendizagem Baseada na Resolução de Problemas (ABRP). Neste trabalho são propostas actividades laboratoriais, a decorrer no contexto formal das aulas da disciplina de Física e Química A (FQ·A), utilizando sensores e a calculadora gráfica. Num contexto não-formal, e baseadas nas técnicas analíticas utilizadas em Ciências Forenses, foram desenvolvidas actividades para um Clube de Ciência ou Laboratórios Abertos, complementadas por um blogue (CSI-Mafra). Estes recursos foram posteriormente partilhados com outros professores de Física e Química, numa acção de formação, proposta pela autora, e cujo objectivo principal foi a diversificação das estratégias de ensino e aprendizagem. O entusiasmo dos alunos na realização das tarefas propostas e os resultados nos questionários de grau de satisfação e de opinião, aplicados a alunos e professores, sugere que as actividades desenvolvidas podem contribuir na motivação dos alunos para o estudo da Física e da Química e promover a literacia científica da comunidade escolar. ABSTRACT; The high popularity between teenagers of the television series that have Forensic Sciences and Criminal lnvestigations as central theme, such as CSI, Dexter, Criminal Minds and Cold Case, can be used to develop learning activities that involves the students into a scientific exploration which aim is leading the students to learn Chemistry and Physics with pleasure, motivation and curiosity. The educational resources developed in this thesis make use of the strategy Science-Technology-Society-Critical Thinking (STS-CP) and can be exploited according the teaching methodology Problem Based Learning (PBL). ln this work we propose a number of laboratory activities that can be used on the classes of the High School course Physic and Chemistry A (FQ-A) and a different set of activities to be used in a non-formal teaching environment, which are based on the analytical techniques used in Forensic Sciences. The non-formal activities were developed as part of the activities of a Science Club and complemented with an interactive blog. The teaching resources developed by us were also used in a professional training course to physics and chemistry teachers aimed to teach how to introduce new teaching­ learning strategies. The enthusiasm of the students shown during the activities and the extremely positive results of the questionnaires, applied to students and teachers after the activities, clearly indicates that the learning resources developed in this thesis contribute to the student's motivation to learn Physic and Chemistry and to promote the scientific Iiteracy of the scholar community.

O ensino da química na perspectiva da literacia química: recursos didácticos para o ensino básico

Defende-se hoje que o Ensino Básico deve, acima de tudo, dotar os alunos de competências que lhes permitam interagir com a sociedade em que se inserem, o que legitima as expectativas no sentido da formação de cidadãos capacitados para exercer a sua responsabilidade social. O processo de Reorganização Curricular do Ensino Básico actualmente em curso, em Portugal, segue esta orientação e propõe um ensino das ciências no sentido da formação dos alunos para a literacia científica. Ora, neste contexto o movimento CTS (Ciência-Tecnologia-Sociedade) assume-se como uma filosofia de ensino que muito se coaduna com os fins pretendidos. Para tal, é importante ter recursos didácticos consonantes com esta perspectiva, que suportem as práticas dos professores. O presente estudo teve por objectivo conceber e validar recursos didácticos CTS utilizáveis por professores e alunos, no âmbito do ensino e da aprendizagem do tema Sustentabilidade na Terra, no 3º ciclo do Ensino Básico. O percurso metodológico seguido incluiu várias etapas de entre as quais se destacam pela sua importância: a selecção de um contexto viável para a abordagem do tema Sustentabilidade na Terra; a planificação da abordagem CTS do referido tema; a formulação de questões-problema centradas nos domínios científico, social e tecnológico; a definição dos objectivos CTS na abordagem do problema em causa; a organização de estratégias de exploração das questões problema; a validação dos Recursos Didácticos por professores de Química qualificados e experientes. Optou-se, de uma forma fundamentada, pelo contexto geral “Barragem de Alqueva”. O produto final do presente estudo apresenta-se na forma de um Caderno de Recursos Didácticos CTS constituído por catorze actividades, organizado em Notas para o Professor, Tarefas para o Aluno e Resposta Adequada, concebidas para o contexto geral Barragem de Alqueva, e estruturadas em torno de quatro sub-temas orientadores: Água, Energia, Materiais e Resíduos. Com vista à validação dos Recursos Didácticos construídos planificou-se e realizou-se o Workshop “Sustentabilidade na Terra – perspectivas didácticas para a sua abordagem” que foi dinamizado pela autora e dirigido a um painel de treze Professores Avaliadores e no qual participaram também, como Avaliadoras Externas, duas professoras especialistas em formação de professores. VII O processo de validação evidenciou que na opinião dos avaliadores: o contexto Barragem de Alqueva é de grande relevância social e adequado à abordagem da temática Sustentabilidade na Terra; os recursos didácticos são adequados quanto ao interesse e extensão dos textos inseridos nas problemáticas desenvolvidas, quanto à adequabilidade da linguagem à faixa etária a que se destinam, quanto ao grau de profundidade dos objectos de ensino, favorecem o desenvolvimento de uma atitude crítica, favorecem o desenvolvimento de uma atitude investigativa, de recolha de dados e busca de informação complementar, contribuem para o desenvolvimento de atitudes de preservação do ambiente e contribuem para a compreensão do tema Sustentabilidade na Terra; as questões que constituem as Tarefas para o Aluno são, em geral, exequíveis pelos alunos a que se destinam. O processo de validação foi considerado quer pelos Professores Avaliadores, quer pelas Avaliadoras Externas, adequado aos objectivos do Workshop e, de um modo geral, muito importante na formulação de uma opinião sobre os Recursos Didácticos. As Avaliadoras Externas consideraram-no válido e fiável o que legitima as conclusões dele decorrentes. Deste modo, pode dizer-se que o contributo do presente estudo para a inovação no ensino da Química se reflecte no Caderno de Recursos Didácticos construído bem como na explicitação de uma metodologia útil para investigadores e professores interessados na concepção e construção de recursos CTS.

Aprendizagem das ciências em espaços não-formais: visita de estudo na rota das energias renováveis

Nos programas actuais defende-se um ensino contextualizado numa perspectiva CTSA - Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente, e a diversificação de estratégias e actividades é recomendada. Numa perspectiva construtivista, a aprendizagem fora da sala de aula, aprendizagem em espaços não-formais - as visitas de estudo - são consideradas como uma das estratégias com elevado potencial pedagógico. No presente estudo foram realizadas e avaliadas duas visitas de estudo no âmbito da disciplina de Física e Química do 10° ano de escolaridade, tendo a primeira sido feita como estudo-piloto ao Centro de Ciência Viva de Constância e uma segunda como estudo principal, Na Rota das Energias Renováveis, à Barragem do Alqueva, Central Solar Fotovoltaica da Amareleja, Parque de Natureza de Noudar e Herdade do Esporão. Realizou-se uma pré-visita aos locais a visitar, estabeleceram-se contactos privilegiados com as instituições visitadas, preparam-se materiais didácticos, um Roteiro e um Guia de Campo para cada local visitado, foram elaborados e apresentados aos alunos questionários sobre o seu grau de satisfação com as visitas e realizaram-se ainda entrevistas em grupo com alguns alunos para recolher as suas impressões. Os alunos realizaram trabalhos de divulgação da visita tendo sido disponibilizada, no "site" da escola, informação detalhada sobre a visita. Neste estudo analisou-se em que medida uma aprendizagem contextualizada num espaço não-formal foi promotora de um envolvimento produtivo dos alunos. As aprendizagens realizadas situaram-se no domínio cognitivo, social ou atitudinal e os materiais didácticos, como o Guia de Campo tiveram um papel relevante para essas aprendizagens. A motivação dos alunos para a disciplina melhorou durante e após a visita. A colaboração com as instituições visitadas mostrou-se importante no estabelecimento de uma interface entre o espaço formal e o não-formal. A realização de visitas de estudo é uma componente importante dos curricula e deve ser encarada com naturalidade a sua realização frequente, como parte de uma estratégia para motivar os alunos para a disciplina e aumentar a sua capacidade de aprender os conteúdos. ABSTRACT: Nowadays programs defend teaching model that follows a perspective based in Science, Technology, Society and Environment, with special focus in the diversification of strategies. Outside of classroom teaching, in non-formal spaces, as in field trips, is considered one of the strategies with the highest pedagogic potential. ln this study, two field trips were made based on the Physics and Chemistry program for the 1Oth grade, with the first one as the pilot visit to Centro de Ciência Viva de Constância, and the second one as the main study, ln the Path of Renewable Energies, to Alqueva’s dam, Amareleja's Solar Photovoltaic Center, Noudar's Nature Park and Herdade do Esporão. A pre-visit was made for each one of the places to visit, contacts were made, materials were created, an itinerary and a Field Guide for both field trips, satisfaction questionaries were made to the students and the teacher also interviewed some students for appreciations about the visit. The students created posters about the field trip, and information was also showed in the school website. With this study, the benefits of a contextualized learning in a non-formal space were demonstrated. These acquisitions of knowledge were in various domains, such as cognition, social behavior and the didactic materials had a relevant role in these acquirements. Moreover, the students' motivation for the subject in question improved significantly during and after the field trip. The cooperation with the visited institutions revealed to be important in the establishment of an interface between the formal and the non-formal spaces. Making field trips is an important component in the curricula and should be encouraged and seen as a natural part of a strategy of motivation of the students for a certain subject, increasing its ability to learn matters.