Estado del arte: tendencias en la enseñanza de la física cuántica entre 1986 y 2016

Abstract

El artículo presenta un estado del arte de la enseñanza de la física cuántica desde el cual ha sido posible identificar siete tendencias que pueden resultar útiles para futuras investigaciones relacionadas con el mejoramiento en los procesos de enseñanza yaprendizaje de este campo de conocimiento científico. Se siguió una metodología cualitativa-interpretativa-hermenéutica, lo que implicó la búsqueda documental para posteriormente elaborar categorías de análisis y, desde allí, favorecer la organización, la interpretación, la comparación y la identificación de características comunes y diferenciadoras. De este estudio se concluye que la ausencia de reflexión conceptual sobre la física cuántica genera dificultades en el proceso de formación de los estudiantes, ya que los fundamentos de este conocimiento por lo general son contrarios a la intuición de los educandos, y por esta razón, la consideran un conocimiento abstracto y difícil. Por otra parte, se aprecia un énfasis fuerte en enfoques de enseñanza basados en asuntos algorítmicos con poco análisis, lo que ahonda las dificultades de aprendizaje, pues en muchas ocasiones los estudiantes no poseen el conocimiento matemático requerido. Las soluciones a las dificultades de la enseñanza de la física cuántica no son definitivas; sin embargo, se encuentra un cierto reconocimiento a los alcances de la naturaleza de las ciencias, como alternativa para repensar su enseñanza y la formación inicial y continuada de profesores de ciencias.

Física Quântica na Escola Básica: investigações para a promoção de uma Aprendizagem Conceitual, Histórica e Epistemológica

“…Alguns pesquisadores defendem a abordagem de temas que sejam relevantes aos alunos, em que seja possível mostrar aplicações práticas dos conteúdos de Física Quântica [19,20], alguns autores defendem a utilização de experimentos em laboratório ou com materiais de baixo custo [19,21,22] ou com a utilização de softwares e simulações computacionais disponíveis na internet [20,23]. Outros autores se preocupam em analisar como são as diretrizes e direcionamentos nessaárea, em termos de currículos para a escola básica [24], a organização de livros didáticos [25], ou em ambos, através de revisões sistemáticas sobre esse tema [16,26,27]. Há trabalhos que realizaram entrevistas com professores acadêmicos, de Ensino Médio e em formação, para procurar mapear os assuntos que se revelam mais recorrentes em introduções a essa temática, bem como buscaram mapear a existência de falhas ou limitações conceituais na atividade didática [15,19,27,28].…”

“…Desta forma,é evidenciado novamente o problema de visualização, que se refere ao caráter ontológico dos entes quânticos, e a dificuldades de alunos e, também de professores, como destacado pelos autores, em assimilar esse caráter. Outrossim, Cuesta-Beltrán [16] destaca o grande número de professores em formação que apresentam falhas no entendimento de aspectos conceituais fundamentais da teoria, erros que persistem mesmo após o término do curso. Os futuros professores "confundem as ideias clássicas com as quânticas em situações próprias da Física Quântica e esses erros provavelmente se propagam aos seus alunos e aos livros por eles escritos" [16, p. 152, tradução nossa].…”

“…Apesar das indicações sobre como abordar a História e Filosofia da Ciência em aulas de Física Quântica, não se identificou um consenso sobre quais tópicos deveriam ser ensinados em aulas de Ensino Médio. Cuesta-Beltrán [16] enfatiza que uma das dificuldades do ensino de Física Quânticaé que "não há concordância quanto ao conteúdo das aulas, nem quantoàs abordagens interpretativas dos modelos científicos que tentam explicar algumas fenomenologias" [16, p. 151, tradução nossa]. O autor destaca que o tema mais frequente que aborda as propostas de ensino conceitual são os modelos atômicos.…”

“…Seé modificada a quantidade de professores, ou se entrevistados professores de outras localidades, os assuntos podem receber diferentes níveis de importância, ou alguns assuntos muitas vezes não são lembrados. Nesse estudo, por exemplo, os entrevistados não deram grande importância ao tema das linhas espectrais, mas em outros estudos mencionados por Krijtenburg-Lewerissa et al [15], o tema das linhas espectrais aparece como o mais relevante, juntando-sè a ideia de modelos atômicos [16]. Contudo, apesar das variações, nota-se certa concordância acerca da inclusão de alguns tópicos no Ensino Médio, a saber: dualidade onda partícula, comportamento corpuscular da luz manifestado no efeito fotoelétrico (o efeito Compton sequeŕ e citado), o comprimento de onda de "de Broglie", o experimento de fenda dupla e, por fim, o princípio de incerteza.…”

“…Um empecilho, contudo, que limita a execução de qualquer planejamento didático no que se refereà FMCé com certeza a falta de tempo [15], dado queé um assunto que costuma ser ministrado ao final do Ensino Médio, geralmente "quando sobra tempo", após ministração de conteúdos considerados mais urgentes na grade disciplinar. Com isso em mente, por mais que se queira seguir uma abordagem Histórica e Epistemológica, o professor pode se sentir com dificuldades sobre quais temas merecem mais atenção e como deve ministrálos, uma vez que também não há um consenso na comunidade de Pesquisa em Ensino quanto a isso, como aponta Cuesta-Beltrán [16]. Com essas preocupações em mente, procuramos propor caminhos no intuito de ajudar professores de Física e pesquisadores para ministração de um Módulo Didático de Física Quântica, sem renunciarà História eà Epistemologia da Ciência.…”