ABORDAGEM EXPERIMENTAL PARA ENSINO MÉDIO SOBRE O PRINCÍPIO DA DUALIDADE ONDA-PARTÍCULA DA LUZ

Experimental approach for secondary education on the principle of wave-particle duality of light

Resumo

Tópicos de Física Moderna e Contemporânea tornaram-se uma preocupação contínua para muitos educadores e pesquisadores uma vez que os estudantes utilizam tecnologias promovidas por esta área da Física. Neste contexto, propusemos uma sequência de aulas com experimentos estruturados para revelar a dualidade onda-partícula da luz.  Os sujeitos da pesquisa foram alunos da 3ª série do Ensino Médio de uma escola da rede pública de ensino do Estado do Espírito Santo. Para elaborar esta sequência didática, consideramos como referência a Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel que nos auxiliou na metodologia e formulação das aulas. Algumas destas aulas foram práticas e, em alguns experimentos, utilizamos a placa Arduino para facilitar a visualização de algumas características da luz visível e invisível. O primeiro passo foi aplicar um questionário com a finalidade de acessar os conhecimentos prévios dos estudantes acerca da natureza da luz. Os resultados revelaram que 2/3 estudantes diferenciam onda mecânica de onda eletromagnética. Entretanto, em torno de 30% reconhecem que a radiação ultravioleta é uma radiação ionizante e metade informou que utiliza protetor solar somente na estação do verão. Como motivação inicial, escolhemos situações-problemas sobre radiação ultravioleta (aplicações, riscos e benefícios). Em seguida, realizamos experimentos para evidenciar o comportamento ondulatório e o comportamento corpuscular da luz. Para aprofundamento, escolhemos um artigo científico sobre os efeitos da radiação solar na saúde humana onde trabalhos a leitura e fizemos uma discussão em sala de aula. Para avaliarmos se houve indícios de aprendizagem, utilizamos instrumentos como palavras-cruzadas sobre ondas eletromagnéticas, diário de bordo, construção de mapa conceitual, elaboração de glossário, questionários dos roteiros experimentais e da simulação computacional sobre efeito fotoelétrico. Aplicamos mais uma vez um questionário para avaliar se houve mudança nas explicações sobre a natureza da luz. O principal resultado foi que nenhum dos alunos utilizou modelo primitivo para explicar a natureza da luz. Considerando que aplicamos esta sequência didática no ano de 2021, mais da metade das aulas foram não presenciais. Nas duas modalidades de aula (remoto e presencial) mantivemos o rigor para aplicar a sequência de aulas uma vez que todos os alunos tiveram acesso à internet para executar e participar das atividades acadêmicas. De qualquer forma, para as aulas não presenciais implicaram em prejuízo na aprendizagem. Quando as aulas puderam ser presenciais, notamos maior interesse dos alunos em participar das atividades dessa sequência didática. Por exemplo, no experimento com Sensor de Radiação UV e lâmina de vidro, os alunos confrontaram a intensidade radiação de uma lâmpada incandescente, lâmpada fluorescente eletrônica e lâmpada de UV.  Os alunos verificaram a diferença de intensidade de radiação detectada pelo sensor coberto pela lâmina de vidro “pintada” com protetor solar com FPS 30. No questionário respondido pelos alunos, a maioria dos estudantes (>60%) reconhecem a importância do uso do filtro solar. De qualquer forma, como é uma questão comportamental, o conhecimento sobre o tema não pode ser trabalhado em sala de aula de forma superficial. É importante reforçar e priorizar o conteúdo de radiação invisível (não-ionizante e ionizante).