Análise de uma proposta didática para o ensino de mecânica quântica por meio de contextualização histórica na formação de professores de física

Abstract

Esta pesquisa teve por objetivo analisar como experiências didáticas pautadas na contextualização histórica na formação inicial de professores de Física contribuem para a aprendizagem em Mecânica Quântica (MQ). Procura-se a desconstrução do ensino dito tradicional com foco em formalismo matemático, leis e teorias da velha MQ. É um trabalho de cunho qualitativo composto por pesquisas documental, bibliográfica e empírica que envolve as principais dificuldades enfrentadas no processo de ensino-aprendizagem de MQ. Dos estudos documental e bibliográficos apresenta-se uma revisão sistemática sobre o ensino de MQ nos cursos de Física que resulta na elaboração de uma proposta de Matriz de Referência (MR). Essa MR propõe formas de abordar o conteúdo de MQ para suscitar uma prática condizente com as diretrizes nacionais e a literatura especializada para formação de professores de Física. Fundamentados na MR, tomando como base os debates ocorridos sobre o abandono do determinismo e do realismo clássico, é escrita uma Narrativa Histórica sobre a temática e estruturada uma Proposta Didática com o objetivo de investigar as potencialidades da contextualização histórica para o ensino de MQ na formação inicial de professores de Física. Para a elaboração, implementação e avaliação da proposta trabalhamos com o processo de transposição didática de Chevallard, o conceito de Zona de Desenvolvimento Proximal (ZDP) de Vigotski e com os referenciais teóricos da História e Filosofia da Ciência (HFC), da Taxonomia de Bloom Revisada (TBR) e da Engenharia Didática de Artigue. O estudo foi realizado na Universidade Estadual de Feira de Santana em componente curricular que permite concatenar o conteúdo específico com o pedagógico em dois momentos (versão piloto com 16h/aula e versão aprimorada com 22h/aula). Como procedimentos para produção de dados foram utilizados documentos produzidos pelos/as licenciandos/as, observações e registro em áudio e/ou vídeo. A análise dos dados foi conduzida à luz da técnica TBR e do conceito de Reflexão sobre a Ação proposto por Schön. Entre os resultados estão: 1) a contextualização no ensino de MQ é uma estratégia capaz de contribuir para a compreensão dos conceitos a partir dos contextos pelos quais foram propostos, elucidando as relações e os aspectos centrais do pensamento científico em seus respectivos tempos; 2) a HFC é fator importante na formação de professores, pois cria ambiente motivador para pensar práticas, técnicas e promover tomada de decisões, mas para melhores rendimentos um tratamento teórico conceitual prévio deve ser realizado incentivando o questionamento, o diálogo e a criatividade em sala de aula; 3) o ensino proposto esquiva-se das práticas ditas tradicionais em que a apresentação do conceito sobressai sobre a compreensão do como e do porquê o conceito se insere no contexto científico. Portanto, concluímos que a HFC contribui efetivamente para a aprendizagem na formação inicial, mas ainda há necessidade de maiores debates sobre o processo formativo comprometido com as questões de ordem didático-pedagógicos sendo interdisciplinar e crítico, pois o efetivo enriquecimento do ensino de Física só acontece pela ação do professor.

The purpose of this research was to analyze how didactic experiences based on historical contextualization in the initial formation of physics teachers contribute to the learning in Quantum Mechanics (QM). It seeks to deconstruct the so-called traditional teaching with a focus on mathematical formalism, laws and theories of the old QM. It is a qualitative work composed by documentary, bibliographic and empirical research that involves the main difficulties faced in the process of teaching and learning QM. The documentary and bibliographic studies present a systematic review on the teaching of QM in physics courses that results in the elaboration of a proposal of Reference Matrix (RM). This RM proposes ways to approach the content of QM to elicit a practice consistent with national guidelines and specialized literature for the formation of physics teachers. Based on MR, taking as a basis the debates that occurred about the abandonment of determinism and classical realism, a Historical Narrative is written on the subject and a Didactic Proposal is structured with the objective of investigating the potential of historical contextualization for the teaching of QM the initial formation of physics teachers. For the elaboration, implementation and evaluation of the proposal, we worked with Didactic Transposition process of Chevallard, Zone of Proximal Development (ZDP) by Vigotski and with the theoretical references of the History and Philosophy of Science (HPS), Bloom's Taxonomy Revised (TBR) and Artigue Didactic Engineering. The study was conducted at the State University of Feira de Santana in a curricular component that allows concatenating the specific content with the pedagogical in two moments, pilot version (16h/class) and improved version (22h/class). The data collection was based on documents produced by the students, observations and recording in audio and/or video. The data analysis was conducted in the light of the RBT technique and the concept of Reflection on Action proposed by Schön. Among the results are: 1) the contextualization in the teaching of QM is a strategy capable contributing to the understanding of concepts from the contexts for which they were proposed, elucidating the relations and the central aspects of scientific thought in their respective times; 2) HPS is an important factor in teacher training, as it creates a motivating environment for thinking practices, techniques and promoting decision making, but for best results a previous conceptual treatment should be carried out encouraging questioning, dialogue and creativity in the classroom; 3) the proposed teaching avoids the so-called traditional practices in which the presentation of the concept excels over the understanding of how and why the concept fits into the scientific context. Therefore, we conclude that HPS effectively contributes to learning in initial formation, but there is still a need for greater debate on the formation process committed to didacticpedagogical issues being interdisciplinary and critical, because the effective enrichment of the teaching of Physics only happens through the action of the teacher.