A sequência didática

No começo do terceiro trimestre, ao final do mês de setembro, o professor discutiu com seus alunos o conceito de “campo” na Física, assim como sua importância. Explorou o campo elétrico, associando com o campo gravitacional, indicando semelhanças tanto nas expressões quanto conceituais entre eles e as respectivas forças a distância associada a cada um. A força gravitacional já havia sido explorada no final do primeiro ano e a força elétrica em meados do terceiro ano. Abordou, então, o campo magnético. Discutiu, em nível conceitual, algumas leis do eletromagnetismo e a relação histórica entre eletricidade e magnetismo, dando ênfase ao experimento de Oersted (ROCHA, 2015). Uma demonstração experimental inspirada na proposta de Chaib e Assis (2007) foi realizada para os alunos. O professor também discutiu com os alunos “como foi descoberta a velocidade da luz?”. A partir disso falou para os alunos sobre o importante trabalho de Maxwell (1865) e a dedução teórica para a velocidade da luz no vácuo, partindo da relação entre características elétricas e magnéticas desse meio. Depois desse momento inicial os alunos tiveram de apresentar trabalhos sobre circuitos elétricos, desenvolvidos por eles desde o início do segundo trimestre. Passada a semana destinada a apresentação dos trabalhos, iniciou de fato a sequência didática visando explorar a dualidade onda-partícula. Isso ocorreu na última semana de outubro. Na primeira aula da sequência foi proposto aos alunos que lessem a seção chamada “controvérsias a respeito da natureza da luz”, no capítulo 12 (“A natureza da luz”), do livro didático (PIETROCOLA, et al; 2016) e respondessem as perguntas propostas ao final do capítulo. O professor incentivou que os estudantes se reunissem, em duplas ou trios, para

79 realização da tarefa, inspirado no trabalho proposto por (PAGLIARINI; ALMEIDA, 2016). O professor ficou circulando pela sala, auxiliando os alunos que solicitassem ajuda com as questões. Na primeira parte da seção apresentava-se o debate entre o holandês Christiaan Huygens (1629 – 1695) e o britânico Isaac Newton (1643 – 1727). Nesse debate, cada um dos dois cientistas representava uma “tendência”. Em termos wertschianos, podemos falar que o conteúdo semântico de referencia, elemento central da disputa, era a natureza ontológica da luz. As perspectivas referenciais adotadas pelos cientistas era respectivamente, ondulatória e corpuscular. Na visão de Huygens tratava-se de um ente vibracional que propagava-se pelo éter20, enquanto Newton definia a situação com a luz sendo uma partícula detentora de massa. Para Newton, a fonte luminosa é quem originava as partículas que compunham a luz. A concepção da luz como um feixe de partículas se destacava no debate filosófico que se desenvolveu até aquele momento.Na segunda parte da seção, o debate apresentado centrava- se no engenheiro francês Augustin-Jean Fresnel (1788 – 1827) e o também francês Siméon- Denis Poisson (1781 – 1840), que adotavam as perspectivas referenciais ondulatória e corpuscular, respectivamente. Foi dedicado um período para cada uma das partes da seção.

Na segunda etapa da sequência didática (uma aula expositiva) o professor se baseou nas discussões a respeito da luz e a mudança na forma como os cientistas a encaravam em diferentes momentos da história (ora com uma “vitória” de uma visão corpuscular, ora “vitória” de uma visão ondulatória”). Ele o fez com a finalidade de discutir a natureza não cumulativa da Ciência e as importantes “revoluções científicas” (KUHN, 1978). Mencionou, superficialmente, as concepções epistemológicas de Kuhn e Popper e problematizou com isso o fazer científico. Na aula seguinte o professor retomou brevemente aspectos trazidos anteriormente e abriu espaço para que os alunos discutissem sobre Ciências no grande grupo, trazendo como exemplo os diferentes modelos atômicos vistos na disciplina de Química e o questionamento de “e se o modelo de atômico ao qual vocês se basearam o Ensino Médio não for o „mais aceito‟ atualmente?”.

Em uma terceira etapa o professor comenta sobre a teoria da relatividade e sobre como essa era vista por Popper como uma teoria legitimamente científica, frente a outras. O professor explora a incomensurabilidade entre os conceitos da Mecânica relativística e da

20 _{Cabe destacar as ressalvas apontadas por SILVA (2007) no que diz respeito a diferença como Huygens se}

referia a sua teoria vibracional e como as releituras de seu trabalho podem resignificar a visão do autor, dando margens a interpretações errôneas de seu trabalho, em processo que Silva irá chamar de whiggismo (SILVA, 2007). Silva (2010) destaca que para diversos historiadores da ciência ainda não deva referir a tal ente como onda, visto que, não apresentava características ondulatórias como comprimento de onda e frequência. Contudo, trataremos a perspectiva referencial vibracional como ondulatória.

80 mecânica clássica (FREIRE JR., 2015). Explora um pouco a biografia de Albert Einstein (1879 – 1955) e chama atenção para o fato de que o que levou o cientista a receber um prêmio Nobel não foi a teoria da relatividade e sim o efeitofotoelétrico. O professor então passou a explorar o que é esse efeito, relacionando-o com as discussões anteriores com respeito a natureza da luz. Comentou, brevemente, sobre a radiação de corpo negro e a quantização de energia proposta por Max Planck (1858 – 1947) (RIBEIRO FILHO, 2015). Dedicou maior atenção para a forma distinta como Einstein e Planck encaravam, ontologicamente, os quanta. Com a quantização de energia e o efeito fotoelétrico, resgatou-se uma ideia de luz se comportando enquanto partícula, os fótons. O professor procurou diferenciar esses “fótons” da visão corpuscular clássica da luz. Baseando-se em Pessoa Jr. (2006) apresentou a versão fraca da dualidade onda-partícula para os estudantes. Por fim, foi apresentado o Interferômetro de Mach-Zehnder. Foi destinado um período para apresentar os componentes que compunham o aparato do interferômetro. O professor explorou o interferômetro operando em regime clássico e apresentou a tabela 2 para os estudantes. Falou da relação entre intensidade da onda e a quantidade de fótons emitidos, relacionando com uma noção de distribuição de probabilidade. Concluiu falando sobre a emissão de fótons únicos pela fonte. Na aula seguinte, foi a realização da atividade.

Na aula posterior à atividade o professor discutiu com os alunos as observações da atividade. Passou o endereço eletrônico onde eles poderiam encontrar a simulação do IVMZ e indicou o endereço eletrônico21 do artigo de Ostermann, Prado e Ricci (2006), além de deixar uma cópia impressa do mesmo na reprografia da escola22. Na aula seguinte foi feita uma revisão dos conteúdos trabalhados ao longo do trimestre e no outro foi realizada uma avaliação trimestral, com questões objetivas e dissertativas sobre o conteúdo trabalhado.