Um estudo dos invariantes operatórios mobilizados por estudantes da terceira série do ensino médio sobre a dualidade onda-partícula

Abstract

RESUMO: O presente trabalho teve como objetivo identificar os invariantes operatórios manifestados por estudantes da terceira série do Ensino Médio sobre a dualidade onda-partícula, em algumas estratégias de ensino. Para embasar nossa análise teórica, realizamos uma revisão bibliográfica sobre a Teoria dos Campos Conceituais, proposta por Gérard Vergnaud e suas implicações no Ensino de Física e a leitura de materiais históricos sobre o desenvolvimento da Física Quântica, em especial, a discussão a respeito da dualidade onda-partícula. Guiados por essa revisão bibliográfica, elaboramos algumas estratégias de ensino visando a compreensão dos conceitos que envolvem a dualidade onda-partícula. A aplicação desse estudo ocorreu em um colégio particular da cidade de Nova Esperança - Paraná, no ano de 2019. Como sujeitos da pesquisa, participaram quarenta e três alunos da terceira série do Ensino Médio. Com base em nossos objetivos de pesquisa, para a constituição dos dados, realizamos uma observação participante e, como instrumento de coleta de dados, utilizamos questionários e gravação de aúdios. Para nossa análise, adotamos como procedimento a identificação dos teoremas-em-ação por meio das regras de ação adotadas, identificando as ações cognitivas do aluno e, por conseguinte, o estabelecimento dos conceitos-em-ação presentes de modo explícito ou implícito nos teoremas. Em nossa análise, percebe-se que privilegiando o caráter qualitativo, conceitual e histórico dos conceitos, em especial dos conceitos que envolvem a dualidade onda-partícula, torna-se profícuo a inserção da Física Quântica, além de propiciar uma compreensão de como a Ciência é construída por meio dos modelos para explicar a realidade. Sem a pretensão de esgotar o assunto, esperamos que os resultados encontrados contribuam para uma melhor compreensão dos invariantes operatórios sobre a dualidade onda-partícula e subsidiem caminhos para abordar a Física Moderna, em especial a Física Quântica, no Ensino Médio

ABSTRACT: The present work aimed to identify the operatinal invariants expressed by third grade high school students about wave-particle duality, in some teaching strategies. To support our theoretical analysis, a bibliographic review was carried out on the Theory of Conceptual Fields, proposed by Gérard Vergnaud and its implications for Physics Teaching and the reading of historical materials on the development of Quantum Physics, in particular, the discussion about wave-particle duality. Guided by this literature review, we developed some teaching strategies aimed at understanding the concepts that involve wave-particle duality. The application of this study took place in a private school in the city of Nova Esperança - Paraná, in the year 2019. As research subjects, forty-three students from the third grade of high school participated. Based on our research objectives, for the constitution of the data, we carried out a participant observation and, as a data collection instrument, we used questionnaires and audio recordings. For our analysis, we adopted as a procedure the identification of theorems-in-action through the adopted action rules, identifying the student's cognitive actions and, consequently, the establishment of the concepts-in-action present in an explicit or implicit way in the theorems. In our analysis, it can be seen that by privileging the qualitative, conceptual and historical character of concepts, especially those involving the wave-particle duality, the insertion of Quantum Physics becomes fruitful, in addition to providing an understanding of how Science it is constructed through models to explain reality. Without intending to exhaust the subject, we hope that the results found will contribute to a better understanding of the operative invariants on the wave-particle duality and subsidize ways to approach Modern Physics, especially Quantum Physics, in High School