Concepções da dualidade da luz onda-partícula para estudantes da 3ª série do ensino médio : uma abordagem com microcontroladores

Abstract

RESUMO: Nas últimas décadas, o ensino de conceitos de Física Moderna é uma preocupação contínua para muitos educadores e pesquisadores, sendo este objeto de pesquisa abordado de diversas formas. Aqui discutimos nossos resultados considerando a teoria da aprendizagem significativa pela abordagem de Ausubel, pelo referencial de Vygotsky e os conceitos de Laboratório Aberto proposto por Azevedo. Desta maneira, apresentamos uma reflexão sobre a prática experimental como uma proposta pedagógica no Ensino Médio de uma escola pública. E, investigamos como esta prática pode servir para promover uma mudança de conceitos de dualidade onda-partícula da luz. Para fazer isso, aplicamos um questionário aberto e um conjunto de categorias hierárquicas, que consistem em cinco modelos diferentes sobre a natureza da luz. Um total de 61 alunos participaram desta pesquisa. Os questionários foram utilizados para acessar a compreensão do aluno antes e depois da nossa sequência didática. Em primeiro lugar, os resultados mostraram que nossos alunos tinham um nível muito baixo de conhecimento prévio sobre a natureza da luz, isto é, explicaram explicitamente a natureza da luz com ideias primitivas. Em segundo lugar, construímos um conjunto de experimentos didáticos de baixo custo como uma prática educacional. Em seguida, os alunos do terceiro ano do Ensino Médio usaram as experiências para revelar alguns aspectos da natureza da luz. Finalmente, aplicamos novamente o questionário aberto para observar sua evolução do conceito de dualidade onda-partícula da luz. Nossos resultados mostraram que os alunos explicam a natureza da luz usando ou um modelo eletromagnético corpuscular ou um modelo eletromagnético dual, mas nenhum estudante usou o modelo primitivo. Em nossa opinião, a metodologia utilizada nesta dissertação contribuiu positivamente para o processo de aprendizagem dos alunos.

ABSTRACT: In the last decades, the teaching of modern physics concepts is a continuous concern for many educators and researchers. And this is the object of research that takes into account different approaches. Here we discussed our results considering the meaningful learning theory by Ausubel, Vygotsky approach and the concepts of open laboratory proposed by Azevedo. And then we present a reflection on experimental practice as a didatic proposal in public high school. And, we investigated how this practice can serve to promote a change of concepts of wave-particle duality of light. To do this we applied an open questionnaire and a set of hierarchical categories, consisting of five different models about the nature of light. A total of 61 students participated of this research. The questionnaire was used to access the student understanding before and after our sequence didactic. Firstly, the results showed that our students had a poor level of prior knowledge about the nature of light, that is, they explained explicitly the nature of light with primitive ideas. Secondly, we built a set of low cost didactic experiments as a practical education. In the following, the secondary students used the experiments to reveal some aspects of nature of light. Finally, we used again the open questionnaire to observe their enhancement about nature of light. Our results showed that the students explain the nature of light using or a corpuscular electromagnetic model or a dual electromagnetic model, but no students used primitive model. In our opinion, the methodology used in this dissertation contributed positively to the student learning process.