A linguagem e o ensino conceitual da dualidade onda-partícula no Ensino Médio

Abstract

No início do século XX, compreender a matéria em escala microscópica demandou romper com paradigmas fortemente estabelecidos da Física Clássica, dando origem ao que conhece- mos hoje como Física Quântica. Os conceitos de realidade física precisaram ser rediscutidos, considerando o estranho objeto dual sobre o qual a Física Quântica estava sendo erguida, para o qual um novo formalismo estruturante precisou ser desenvolvido. O presente trabalho relata o desenvolvimento e aplicação de uma sequência didática que visa ensinar a base da Física Quân- tica no Ensino Médio, superando a desconfortável e turva noção de “dualidade onda-partícula”, oferecendo ao aluno um efetivo auxílio pedagógico, que enfatiza a radical novidade que a teoria quântica se constitui, assim como o risco que o quadro clássico e ingênuo oferece. Utilizamos uma abordagem centrada na linguagem multimídia, estruturada em torno de experimentos exi- bidos em vídeos de curta duração, imagens, animações e simulações computacionais. O ensino por investigação foi empregado, de modo que, os alunos pudessem observar e analisar de forma investigativa e problematizadora os fenômenos e conceitos apresentados. Resultados coletados por meio da observação dos aplicadores da sequência didática em suas aulas, sugerem o aprendi- zado dos conceitos estudados, evidenciando que a sequência, tal como organizada e estruturada, teve impacto positivo nos alunos e os auxiliou fortemente no processo de aprendizagem. Palavras-chave: Ensino de Física. Objetos quânticos. Dualidade onda-partícula.

At the beginning of the 20th century, understanding matter on a microscopic scale demanded breaking with strongly established paradigms of Classical Physics, giving rise to what we know today as Quantum Physics. The concepts of physical reality needed to be re-discussed, con- sidering the strange dual object on which Quantum Physics was being built, for which a new structuring formalism needed to be developed. The present work reports the development and application of a didactic sequence that aims to teach the basis of Quantum Physics in High School, overcoming the uncomfortable and blurred notion of “wave-particle duality”, offering the student an effective pedagogical aid, which emphasizes the radical novelty that the quantum theory is constituted, as well as the risk that the classical and naive framework offers. We use an approach centered on multimedia language, structured around experiments shown in short videos, images, animations and computer simulations. Teaching by investigation was used, so that students could observe and analyze in an investigative and problematizing way the pheno- mena and concepts presented. Results collected through the observation of the applicators of the didactic sequence in their classes, suggest the learning of the studied concepts, evidencing that the sequence, as organized and structured, had a positive impact on the students and helped them strongly in the learning process. Keywords: Teaching Physics. Quantum objects. Wave-particle duality.