60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

Como é possível que a natureza seja fruto da interação entre partículas que se repelem? Como é possível que o elétron negativo e o núcleo positivo não se colapsem? Existe um ponto antagônico nestas questões: um princípio clássico confronta-se com um modelo quântico. O quanto os alunos de química estão preparados para transpor os limites da mecânica clássica, e abordar a natureza através dos princípios quânticos? Neste processo, deve-se lembrar a extensa matemática contida na teoria quântica, repudiada pelos alunos de química, muitas vezes, concentrados mais nas questões conceituais dos problemas, fato decorrente do desenvolvimento da química ao longo da história. Aqui, enfoca-se um importante lado da mecânica quântica: a maior parte da extensa derivação matemática é fruto, ou justificada, através de postulados. Teriam os alunos de química então, os conceitos quânticos bem sedimentados, para transpor as barreiras matemáticas? Problemas como a superposição de estados, a dualidade partícula-onda e o princípio de incerteza de Heisenberg, estariam claros nas concepções dos alunos de química? Este trabalho tem como objetivo identificar e explicitar os pontos chaves apresentados na teoria probabilística que seriam responsáveis pelas dificuldades de aprendizagem percebidas tanto no ensino médio como no universitário.

METODOLOGIA:

Para levantar os pontos polêmicos ou que poderiam ser classificados como passíveis de dificultar a aprendizagem para os alunos, procuramos inicialmente estudar os textos originais que apresentaram a teoria quântica tais como artigos de Heisenberg, Bohr, Schroedinger, Popper, Planck e Born. Além destes buscamos também a leitura de autores que trabalharam com análises filosóficas ou cognitivas, ou mesmo a aplicação destes conceitos em situações de ensino. Os principais pontos encontrados são apresentados nos resultados a seguir.

RESULTADOS:

Os problemas encontram-se tanto, nas abordagens educacionais quanto no desenvolvimento da própria teoria. Os déficits referentes aos conteúdos de física e química moderna devem-se à necessidade de abstração associada ao modelo matemático apresentado pela teoria. Físicos e químicos têm desenvolvimentos distintos quanto a modelos mentais (GRECA et al, 2005). A física, desde os primórdios de seu desenvolvimento, aproveita os modelos mentais para os desenvolvimentos matemáticos, e para a sua exemplificação. A química, ciência fenomenológica, aborda os modelos como união de diferentes conceitos, desapropriados de teorias matemáticas. Além disso, a própria teoria apresenta incongruências. Chibeni (2005) ressalta três possíveis interpretações para o principio de incerteza. Na primeira, Heisenberg coloca a indefinição como uma propriedade ontológica da matéria. Os objetos a apresentam naturalmente. O próprio Heisenberg, no experimento mental do microscópio de raios gama, coloca a incerteza como propriedade da experimentação. Ao se atribuir propriedades quânticas aos objetos, a incerteza passa a ser uma variável ineliminável. Schroedinger apresenta a incerteza como uma relação estatística, relevante somente quando se tratam ensembles, que surge naturalmente no desenvolvimento matemático da teoria quântica.

CONCLUSÕES:

Torna-se necessário que estudos com base na história e filosofia da ciência sejam disponibilizados aos professores de ensino médio a fim de facilitar sua compreensão do momento histórico onde se desenvolveram as teorias as contradições inerentes ao processo de construção dos conceitos até que eles se fundam em teorias mais amplas. Por outro lado os docentes universitários responsáveis pelas disciplinas que tem como parte de seu conteúdo os conceitos relativos à teoria quântica, seja do ponto de vista da Química ou da Física, deveriam levantar as concepções de seus alunos para discutir o assunto de forma a possibilitar um avanço real nos aspectos conceituais e matemáticos associados a ela. Enfim seria interessante também nas questões apresentadas elaborar propostas alternativas de ensino que busquem facilitar tanto o trabalho dos professores quanto a aprendizagem de conceitos pelos alunos. Na seqüência deste trabalho pretendemos aplicar e analisar as potencialidades de uma estratégia de ensino com base nas questões proposta.

Palavras-chave: teoria quântica, ensino de química, princípio da incerteza

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