A Etapa III objetiva que o estudante perceba, qualitativamente, o que interfere na difra- ção em um material e visualizar a sua aplicação no mundo científico. É constituída por uma aula (quarta aula) com uma atividade, seguindo o roteiro:
a) Aula expositiva introduzindo o estudo da difração como uma das estratégias usadas para a determinação das estruturas cristalinas. b) Atividade experimental investigativa demons- trando a difração.
Essa etapa se inicia com a professora interligando o conceito de difração com as abor- dagens das aulas anteriores dessa sequência didática (SD). Considerando que atividades iniciais abordaram conceitos sobre escalas, principalmente o entendimento de dimensão nanométrica e como os átomos podem se organizar para formar a matéria, em especial os cristais, a quarta aula abordou o conceito de difração como sendo uma possibilidade para estudar as estruturas crista- linas. A professora citou, também, que a difração, no caso de raios X, não é a única estratégia para o estudo de estruturas cristalinas, tendo também o microscópio eletrônico de varredura por tunelamento. No entanto, este não é o objeto de estudo das atividades aqui propostas, sendo que a abordagem seguiu conceitos relacionados à ondulatória. Nesse sentido, o tema da presente atividade foi a difração de raios X como método para determinação de estruturas cristalinas, porém foi exposto que não era viável e nem segura a experimentação em sala de aula com essa radiação, então fez-se a analogia com difração da luz para o entendimento, qualitativamente, do fenômeno.
Nesse primeiro momento, a professora propôs levar os estudantes a perceber que utiliza- se a difração de raios X para estudar as estruturas cristalinas, devido ao seu comprimento de onda ser aproximadamente na mesma dimensão atômica. Nesse sentido, relembrando os con- ceitos de ondulatória já estudados, foi questionado aos estudantes pela professora o porquê de utilizar a difração de raios X e não de luz. Os estudantes apresentaram-se inseguros e não sou- beram responder. O estudante JE, questionou: “Por causa da frequência dos raios X?”. Logo em seguida o estudante SA respondeu: “Por que a luz tem o comprimento de onda grande”. Percebe-se que o estudante SA conseguiu atingir o foco da discussão, porém observou-se que a maioria não havia entendido, por isso a professora propôs um exemplo para melhor entendi- mento, como pode ser visto no trecho a seguir:
professora: Para vocês entender, vamos imaginar uma parede próxima ao mar, certo? As ondas com certo valor de comprimento de onda batem na parede
e interferem com ela. As ondas desviam. Podemos medir como as ondas interferiram com a parede, não é mesmo? E se eu reduzir essa parede... Ir reduzindo... Sempre menor... Até o tamanho de um ponto. A onda passa e nem percebe que ela está lá. Ou seja, a onda não vai mais interferir com a parede. Entendem? A luz tem o comprimento de onda grande em relação às dimensões interatômicas. Já o raios X têm aproximadamente a mesma dimensão.
Pode-se perceber, após esse exemplo, um melhor entendimento por parte dos estudantes sobre o conceito abordado, pois foi-lhes proporcionado a refletir sobre a situação exemplifi- cada. Dessa forma, foi estabelecida a discussão sobre o fenômeno de difração, assim como apresentada sua aplicação no mundo científico.
Logo, nesse primeiro momento ocorreu essa intervenção da professora, sempre bus- cando a participação dos estudantes com questionamentos orais para que continuassem ativos para melhor compreensão, despertando assim o interesse dos estudantes para a atividade inves- tigativa que foi desenvolvida posteriormente.
Para desenvolvimento da atividade foram utilizados: laser verde, dois tipos de tela de serigrafia, um com 77 fios por centímetro e outro com 120, um aparato para suporte e papel quadriculado.
Inicialmente foi realizada a atividade experimental demonstrativa, utilizando as duas telas de serigrafias diferentes (77 e 120 fios), demonstrando a difração da luz do laser, no papel quadriculado. Porém não foi definido, para os estudantes, qual o material tem maior número de fios por centímetro ao difratar. Em seguida a professora solicitou que um estudante fizesse as marcações registrando a difração no papel.
Como intencionava uma atividade experimental investigativa, a ideia era fomentar a discussão sobre como ocorre a difração ao demonstrar o experimento. Para isso foi feita a marcação dos pontos claros da luz do lazer ao difratar na tela de serigrafia. Abordando que os materiais utilizados tinham diferentes espaçamentos entre suas linha, foi questionado qual teria maior espaçamento ao observarem os pontos claros de difração no papel quadriculado. A turma, em consenso, respondeu que o material que apresentou os pontos de difração mais distantes possuía as linhas mais afastadas. Logo em seguida, foi realizado o experimento novamente, porém identificando qual material tinha mais linhas por centímetro, por meio da visualização das telas com uma lente de aumento. Enquanto observavam o experimento, um dos estudantes (IV) comentou “que vê que é ao contrário (rindo)”, demostrando a opinião de que suas ideias iniciais já foram confrontadas com alguns experimentos demonstrados em sala de aula, e que nem sempre se pode confiar em suas intuições iniciais.
Após fazerem o experimento novamente, os estudantes ficaram impressionados com o resultado, sendo que alguns questionavam como era possível o material com menor número de linhas ter uma difração com pontos mais juntos em relação ao outro. Foi perceptível pelas reações dos estudantes o conflito cognitivo durante o desenvolvimento da atividade. A estratégia didática não tinha o intuito de julgar as respostas dadas como certas ou erradas, mas sim motivar os estudantes a refletir sobre os conceitos envolvidos e fazê-los perceber que nem sempre suas crenças estão corretas, mas que existe uma explicação física possível para o fato.
O estudante IV, logo após o experimento, também se manifestou: “Eu não disse?”. Foi perceptível que esse estudante observou que nem sempre certos fenômenos são explicados satisfatoriamente a partir de conceitos espontâneos da vida diária.
Infere-se aqui que o experimento despertou a curiosidade dos estudantes, pois eles que- riam uma explicação, considerando que o que foi observado não confirmou suas ideias espontâ- neas. Isso foi motivador para que o estudante percebesse a necessidade de se apropriar de novos conceitos para melhor entender o fenômeno de difração.
Ao finalizar a aula, a professora posicionou que na próxima aula haveria uma atividade que possibilitaria o entendimento do porquê o tecido com fios mais finos tivera uma difração com pontos mais separados.