Unidades de ensino potencialmente significativas para o estudo do efeito fotoelétrico e fotovoltaico

Abstract

RESUMO: Nesta dissertação discutiremos a importância de modelos educacionais para o desenvolvimento das habilidades dos estudantes na educação básica, destacando-se a necessidade de utilizar teorias da educação de forma mais enfática, para tornar o processo de ensino mais satisfatório e significativo. O conteúdo de física moderna e contemporânea é pouco explorado nas salas de aula, apesar de sua relevância na sociedade atual e nosso produto apresenta uma proposta de ensino que utiliza a aprendizagem significativa por meio de atividades sequenciais e progressivas, visando o desenvolvimento gradual dos conceitos básicos da física moderna e contemporânea. A pesquisa foi realizada com duas turmas do primeiro ano do ensino médio, e a avaliação da aplicação da proposta de ensino é baseada na aquisição de resultados que demonstrem a aprendizagem significativa dos alunos através das Unidades de Ensino Potencialmente Significativas (UEPS). Essas unidades têm como objetivo promover um processo de ensino-aprendizagem não mecânico e superficial, mas sim profundo e consistente. Para isso utilizaremos além da narrativa do docente, vídeo aulas (canais do Youtube) e experimentos computacionais (PhetColorado) e investigativos (física experimental) que criarão subsunçores possibilitando a aprendizagem significativa sobre a descoberta e explicação do efeito fotoelétrico por Albert Einstein, fenômeno que nos permitiu desenvolver dispositivos com diversas aplicações práticas abrindo o caminho para uma nova compreensão científica, impulsionando avanços tecnológicos que beneficiaram muitas pessoas. Além disso, o produto educacional destaca a importância desse fenômeno na compreensão da dualidade partícula-onda da luz e das propriedades quânticas da matéria promovendo a curiosidade científica, a experimentação e a análise crítica. O resultado desse produto educacional, aponta fortemente indícios de aprendizagem significativa ao compararmos os questionamentos iniciais com os finais. Acreditamos que este trabalho pode ser replicado, e que a maioria dos alunos que participarem destas Unidades de Ensino Potencialmente Significativos obterão uma compreensão sólida e abrangente do efeito fotoelétrico/fotovoltaico, tanto em termos teóricos quanto experimentais desenvolvendo uma apreciação mais profunda da natureza da luz e das partículas subatômicas, preparando-os para enfrentar desafios científicos e tecnológicos em um mundo em constante evolução.

ABSTRACT: In this dissertation, we will discuss the importance of educational models for the development of students' skills in basic education, emphasizing the need to address educational theories more emphatically, meeting the students' desires to make the teaching process more satisfying and meaningful. The content of modern and contemporary physics is underexplored in classrooms, despite its relevance in today's society, and our product presents a teaching proposal that uses meaningful learning through sequential and progressive activities, aiming at the gradual development of the basic concepts of modern and contemporary physics. The research was conducted with two classes of first-year high school students, and the evaluation of the teaching proposal's application is based on the acquisition of results that demonstrate students' meaningful learning through Potentially Meaningful Teaching Units (PMTUs). These units aim to promote a non-mechanical and superficial teaching-learning process but rather a deep and consistent one. To achieve this, in addition to the teacher's narrative, we will use video lessons (YouTube channels) and computational (PhetColorado) and investigative experiments (experimental physics) that will create subsumers revealing meaningful learning about the discovery and explanation of the photoelectric effect by Albert Einstein. This phenomenon has allowed us to develop devices with various practical applications, paving the way for a new scientific understanding and driving technological advances that have benefited many people. In addition, the educational product highlights the importance of this phenomenon in understanding the particle-wave duality of light and the quantum properties of matter, promoting scientific curiosity, experimentation, and critical analysis. The outcome of this educational product strongly indicates significant learning when comparing the initial questions with the final ones. We believe that this result can be replicated, and that the majority of students participating in these Potentially Meaningful Teaching Units will obtain a solid and comprehensive understanding of the photoelectric/photovoltaic effect, both in theoretical and experimental terms, developing a deeper appreciation of the nature of light and subatomic particles, which will prepare them to face scientific and technological challenges in an ever-evolving world.