Construindo uma unidade didática conceitual sobre Mecânica Quântica: um estudo na formação de professores de Física

Ostermann, Fernanda; Ricci, Trieste S. F.

doi:10.1590/S1516-73132004000200007

Resumos

Neste trabalho, apresentamos os resultados obtidos com a implementação de uma unidade didática conceitual sobre Mecânica Quântica (MQ) na disciplina "Tópicos de Física Moderna e Contemporânea I" da primeira turma (ano de 2002) do Mestrado Profissionalizante em Ensino de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (MPEF-UFRGS). A avaliação da aprendizagem foi realizada a partir da aplicação de um instrumento especialmente construído para fazer um levantamento das noções básicas sobre Mecânica Quântica (MQ) de professores de Física de Ensino Médio em formação e em serviço. Os resultados da aplicação do instrumento demonstraram que os professores alunos apresentavam lacunas importantes em relação a aspectos conceituais básicos de MQ antes do curso. Com o desenvolvimento da unidade conceitual, foi possível promover mudanças em suas concepções, principalmente as que se referem às diferenças entre objetos clássicos e quânticos.

formação de professores; mecânica quântica; avaliação da aprendizagem

In this work, we present the results obtained from the implementation of a conceptual Quantum Mechanics unit. The teaching of this unit took place in the subject "Modern and Contemporary Physics Topics I", pertaining to the graduate curriculum designed to prepare Masters in Physics Education at the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS), Brazil. The learning evaluation of basic conceptual aspects of QM was done through the application of a questionnaire before and after the lectures. The results before the lectures have shown that the students had important conceptual shortcomings in QM. After the implementation of the conceptual QM unit, it was possible to observe changes in their conceptions, especially those involved with the distinction between classical and quantum objects.

teacher's preparation; quantum mechanics; learning evaluation

ARTIGOS

Construindo uma unidade didática conceitual sobre Mecânica Quântica: um estudo na formação de professores de Física¹ 1 Artigo adaptado de uma comunicação oral apresentada no 4º Encontro Nacional de Pesquisa em Ensino de Ciências Bauru, 25 a 29 de novembro de 2003.

Constructing a conceptual Quantum Mechanics teaching unit: a study in the preparation of Physics teachers

Fernanda Ostermann^I; Trieste S. F. Ricci^II

^IProfessora adjunta doutora em Ciências, Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, RS, Brasil (e-mail: fernanda@if.ufrgs.br)

^IIProfessor-adjunto doutor em Ciências, Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, RS, Brasil

RESUMO

Neste trabalho, apresentamos os resultados obtidos com a implementação de uma unidade didática conceitual sobre Mecânica Quântica (MQ) na disciplina "Tópicos de Física Moderna e Contemporânea I" da primeira turma (ano de 2002) do Mestrado Profissionalizante em Ensino de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (MPEF-UFRGS). A avaliação da aprendizagem foi realizada a partir da aplicação de um instrumento especialmente construído para fazer um levantamento das noções básicas sobre Mecânica Quântica (MQ) de professores de Física de Ensino Médio em formação e em serviço. Os resultados da aplicação do instrumento demonstraram que os professores alunos apresentavam lacunas importantes em relação a aspectos conceituais básicos de MQ antes do curso. Com o desenvolvimento da unidade conceitual, foi possível promover mudanças em suas concepções, principalmente as que se referem às diferenças entre objetos clássicos e quânticos.

Unitermos: formação de professores, mecânica quântica, avaliação da aprendizagem.

ABSTRACT

In this work, we present the results obtained from the implementation of a conceptual Quantum Mechanics unit. The teaching of this unit took place in the subject "Modern and Contemporary Physics Topics I", pertaining to the graduate curriculum designed to prepare Masters in Physics Education at the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS), Brazil. The learning evaluation of basic conceptual aspects of QM was done through the application of a questionnaire before and after the lectures. The results before the lectures have shown that the students had important conceptual shortcomings in QM. After the implementation of the conceptual QM unit, it was possible to observe changes in their conceptions, especially those involved with the distinction between classical and quantum objects.

Keywords: teacher's preparation, quantum mechanics, learning evaluation.

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Artigo recebido em dezembro de 2003 e selecionado para publicação em maio de 2004.

CAVALCANTE, M. A.; TAVOLARO; C. R. C. Uma oficina de física moderna que vise a sua inserção no ensino médio. Caderno Catarinense de Ensino de Física, Florianópolis, v. 18, n. 3, p. 298-316, dez. 2001.
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1

Artigo adaptado de uma comunicação oral apresentada no 4º Encontro Nacional de Pesquisa em Ensino de Ciências Bauru,

25 a 29 de novembro de 2003.

Datas de Publicação

Publicação nesta coleção
31 Ago 2009
Data do Fascículo
2004

Histórico

Recebido
Dez 2003
Aceito
Maio 2004

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[1] CAVALCANTE, M. A.; TAVOLARO; C. R. C. Uma oficina de física moderna que vise a sua inserção no ensino médio. Caderno Catarinense de Ensino de Física, Florianópolis, v. 18, n. 3, p. 298-316, dez. 2001.

[2] FISCHLER, H.; LICHTFELDT, M. Modern physics and students conceptions international. Journal of Science Education, Reno, v. 14, n. 2, p. 181-190, abr./jun. 1992.

[3] GIL PEREZ, D.; SENENT, F.; SOLBES, J. Analisis critico de la introducción de la física moderna de la enseñanza media. Revista de Enseñanza de la Física, Córdoba, v. 2, n. 1, p. 16-21, 1988.

[4] GRECA, I. M.; MOREIRA, M. A.; HERSCOVITZ, V. E. Uma proposta para o ensino de mecânica quântica. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 33, n. 4, p. 444-457, dez. 2001.

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[6] JONES, D. G. C. Teaching moderns physics: misconceptions of the photon that can damage understanding. Physics Education, London, v. 26, n. 2, p. 93-98, mar. 1991.

[7] JOHNSTON, I.D.; CRAWFORD, K.; FLETCHER, P. R. Student difficulties in learning quantum mechanics. International Journal of Science Education, London, v. 20, n. 4, p. 427-446, apr./may 1998.

[8] MONTENEGRO, R. L., PESSOA JR., O. Interpretações da teoria quântica e as concepções dos alunos do curso de física. Investigações em Ensino de Ciências, Porto Alegre, v. 7, n. 2, p. 1-20, ago. 2002.

[9] MÜLLER, R.; WIESNER, H. Teaching quantum mechanics on an introductory level. American Journal of Physics, New York, v. 70, n. 3, p. 200-209, mar. 2002.

[10] OSTERMANN, F.; RICCI, T. F. Noções básicas de mecânica quântica: um levantamento junto a professores de física de ensino médio. In: SIMPÓSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICA, 15., 2003, Curitiba. Anais.. Curitiba, 2003.

[11] PESSOA JUNIOR, O. Interferometria, interpretação e intuição: uma introdução conceitual à física quântica. RevistaBrasileira de Ensina de Física, São Paulo, v. 19, n. 1, p. 27-48, mar. 1997.

[12] PETTRI, J.; NIEDDERER, H. A learning pathway in high-school level quantum atomic physics. International Journal of Science Education, London, v. 20, n. 9, p. 1075-1088, nov. 1998.

[13] PINTO, A. C.; ZANETIC, J. É possível levar a física quântica para o ensino médio? Caderno Catarinense de Ensino de Física, Florianópolis, v. 16, n. 1, p. 7-34, abr. 1999.

[14] SCARANI, V.; SUAREZ, A. Introducing quantum mechanics: one particle interferences. American Journal of Physics, New York, v. 66, n. 8, p. 718-721, aug. 1998.

[15] SOLBES, J. et al. Errores conceptuales en los modelos atómicos cuánticos. Investigación y Experiencias didácticas, Barcelona, v. 5, n. 3, p. 189-195, 1987.

[16] STEFANEL, A. Una experiencia en el marco de la introducción de la física cuántica en la escuela secundaria. Revista de Enseñanza de la Física, Córdoba, v. 11, n. 2, p. 35-44, 1999.