O questionário inicial, aplicado no primeiro encontro, com os aprendizes (alunos da terceira série do Ensino Médio), realizado no dia 20 de abril de 2017, corresponde à primeira etapa da sequência didática elaborada visando ao ensino de física de partículas, com especial destaque para as contribuições do físico brasileiro Lattes na história da descoberta do méson π. Esse primeiro momento teve como objetivo efetuarmos o levantamento dos conhecimentos prévios dos aprendizes, a partir das questões problematizadoras contidas na Atividade Primeiro Encontro (CAPÍTULO 1 DO PRODUTO EDUCACIONAL). Entre tais questões, destacamos a questão cinco como a mais importante para essa unidade de ensino. Isso porque, para explicar decréscimo da energia de ligação, a partir do número de massa sessenta (A>60), o aprendiz deve conhecer as características de alcance e intensidade das interações forte e eletromagnética e compará-las.
Era necessário saber o nível de entendimento que os aprendizes apresentavam com relação aos conceitos de interação e sistema ligado, pois esses dois conceitos poderiam servir como ideias relevantes no estudo da interação forte. Nesse caso, as problematizações sete e oito tinham essa finalidade. Por sua vez, as problematizações de um até quatro e a seis, tinham a finalidade de investigar, entre os aprendizes, a existência de conhecimentos acerca dos conceitos de energia de ligação e interação forte. Já a cinco foi repetida na avaliação final da unidade de ensino.
Destacamos abaixo as respostas do questionário inicial aplicado no primeiro encontro com os aprendizes. Para tanto, optamos pela estrutura de apresentar o conjunto das respostas de cada aprendiz dividido em dois blocos: problematização inicial e a questão um; e as questões de dois até oito. Cada conjunto foi analisado e as considerações a respeito estão logo após cada bloco.
Aluno 1: A resposta da problematização inicial (Figura 1) indica que o aluno compreendeu, a partir da leitura do texto 1 (CAPÍTULO 1 DO PRODUTO EDUCACIONAL), o papel desempenhado pelo méson π. Contudo, ele não descreve como acontece a interação entre núcleons, indicando que não conhece a interação forte. Na questão um, ele efetua corretamente a leitura do gráfico e associa a energia
de ligação à força que promove um abraço, o que não corresponde ao conceito de energia de ligação.
Figura 1 – Problematização e Questão um do Questionário inicial respondido pelo aluno 1
Fonte: O autor.
As respostas abaixo (Figura 2) indicam que esse aprendiz não sabe os conceitos científicos de interação e energia de ligação. Ele atribuiu o aumento dessa energia ao aumento da quantidade de núcleons no núcleo, informação que pode ter sido retirada da
interpretação do gráfico que antecede as questões. Dessa forma, entendemos que esse aprendiz não sabe os conceitos científicos de sistema ligado e interação.
Figura 2 – Questões dois a oito do Questionário inicial respondido pelo aluno 1
Fonte: O autor.
Aluno 2: Esse aprendiz deixou em branco as questões de três até oito. A resposta da problematização inicial (Figura 3) indica que o aluno compreendeu, a
partir da leitura do texto 1 (CAPÍTULO 1 DO PRODUTO EDUCACIONAL), o papel desempenhado pelo méson π. Entretanto, ele não descreveu como acontece a interação entre núcleons, indicando que ele não conhece a interação forte. Na questão um, ele efetuou corretamente a leitura do gráfico, exceto para o hélio-4. Além disso, esse aprendiz explicou que a energia de ligação é a energia necessária para criar uma ligação segundo a química. Contudo, essa afirmação não corresponde ao conceito de energia de ligação.
Figura 3 – Problematização e Questão um do Questionário inicial respondido pelo aluno 2
Fonte: O autor.
Aluno 5: O aprendiz mostrou que compreendeu que uma força de atração deveria existir para manter o núcleo coeso, na resposta da problematização inicial (Figura 4). Ele não explicou como essa força é exercida entre prótons e nêutrons e atribuiu ao méson a coesão do núcleo, mas não explicou a função dessa partícula. Na questão um, ele efetuou corretamente a leitura do gráfico, entretanto, sua resposta não corresponde ao conceito de energia de ligação.
Figura 4 – Problematização e Questão um do Questionário inicial respondido pelo aluno 5
Fonte: O autor.
Pelas respostas, observamos que esse aluno não sabe o conceito de interação e sistema ligado. Na questão cinco (Figura 5), o aprendiz associou a variação da energia de ligação à quantidade de núcleons, porém, não explicou porque essa variação acontece.
Figura 5 – Questões dois a oito do Questionário inicial respondido pelo aluno 5
Fonte: O autor.
Aluna 6: Na resposta da problematização inicial (Figura 6), ela explicou que os nêutrons não interagem eletricamente e, como os prótons se repelem, é necessário, para justificar a coesão do núcleo, que eles ocupem determinadas posições de modo a diminuir a repulsão. A aprendiz não explicou o que mantém os núcleons unidos, indicando que ela não conhece a interação forte. Na questão um, ela analisou que a energia de ligação é a energia necessária para que haja interação entre os núcleons, o que não corresponde ao conceito dessa energia.
Figura 6 – Problematização e Questão um do Questionário inicial respondido pela aluna 6
Fonte: O autor.
Observamos, ainda, que a aprendiz não sabe o conceito científico de interação e sistema ligado. Ela explicou, na questão cinco (Figura 7), que a energia de ligação era diretamente proporcional à quantidade de massa do núcleo. Logo, à medida que a massa do núcleo cresce, a energia de ligação aumenta e o núcleo se torna instável.
Essa explicação reforça que ela não sabe o conceito de energia de ligação.
Figura 7 – Questões dois a oito do Questionário inicial respondido pela aluna 6
Fonte: O autor.
Aluna 9: A aprendiz não respondeu à problematização inicial (Figura 8). Sua resposta para a questão um demonstra que ela não sabe o conceito de energia de ligação.
Figura 8 – Problematização e Questão um do Questionário inicial respondido pela aluna 9
Fonte: O autor.
As questões de três até seis não foram respondidas. As respostas das questões sete e oito (Figura 9) indicam que ela não sabe os conceitos de interação e sistema ligado. A resposta da questão dois demonstra que ela não conhece a interação forte.
Figura 9 – Questões dois a oito do Questionário inicial respondido pela aluna 9
Fonte: O autor.
Aluno 10: Na resposta da problematização inicial (Figura 10), o aprendiz forneceu indício de que não conhece a interação forte. Ele explicou que a energia de
ligação é a energia necessária para manter os prótons e nêutrons ligados, porém, essa resposta não é suficiente para afirmamos que ele sabe o conceito de energia de ligação. Na questão cinco, ele afirmou que o aumento do número de massa contribui para o aumento da energia de ligação, contudo, não explicou o que faz o valor dessa energia diminuir. Isso corrobora com a afirmação de que não conhece os conceitos de interação forte e energia de ligação.
Figura 10 – Problematização e Questão um do Questionário inicial respondido pelo aluno 10
Fonte: O autor.
Observamos que esse aprendiz não sabe os conceitos de interação e sistema ligado, de acordo com as respostas das questões sete e oito (Figura 11). A resposta da questão dois reforça que ele não conhece a interação forte, visto que ele entendeu que a classificação de prótons e nêutrons como núcleons é por conta dessas partículas ocuparem o núcleo. Essa ideia não é absurda, entretanto, a classificação se deve ao fato dessas partículas serem sensíveis à interação forte.
Figura 11– Questões dois a oito do Questionário inicial respondido pelo aluno 10
Fonte: O autor.
Aluno 11: Na resposta da problematização inicial (Figura 12), o aprendiz forneceu indício de que não conhece a interação forte. Na questão um, efetuou a leitura correta do gráfico, mas não respondeu a parte referente à energia de ligação.
Por sua vez, a resposta da questão cinco indica que ele não sabe o conceito de energia de ligação.
Figura 12 – Problematização e Questão um do Questionário inicial respondido pelo aluno 11
Fonte: O autor.
Observamos que o aprendiz não conhece o conceito de sistema ligado, de acordo com resposta da questão sete (Figura 13). Por sua vez, quanto à questão oito, ele a deixou em branco.
Figura 13 – Questões dois a oito do Questionário inicial respondido pelo aluno 11
Fonte: O autor.
Aluno 12: Não respondeu à problematização inicial (Figura 14). A leitura do gráfico, na questão um, foi efetuada de maneira correta, porém, o aprendiz não demonstrou, em sua resposta, que conhece o conceito de energia de ligação.
Figura 14 – Problematização e Questão um do Questionário inicial respondido pelo aluno 12
Fonte: O autor.
As respostas das questões sete e oito (Figura 15) indicam que o aprendiz não conhece os conceitos de interação e sistema ligado.
Figura 15 – Questões dois a oito do Questionário inicial respondido pelo aluno 12
Fonte: O autor.
Aluna 13: A aprendiz afirmou, na resposta da problematização inicial (Figura 16), que os nêutrons tornam possível a união entre prótons no núcleo. A interação forte ocorre entre os núcleons, portanto, a responsabilidade pela união não é apenas dos nêutrons. Essa resposta indica que a aprendiz não conhece a interação forte. Ela efetuou corretamente a leitura do gráfico e não respondeu a parte referente à energia de ligação.
Figura 16 – Problematização e Questão um do Questionário inicial respondido pela aluna 13
Fonte: O autor.
Destacamos que a aprendiz não sabe o conceito de interação e sistema ligado.
Na resposta da questão dois (Figura 17), ela explicou que prótons e nêutrons são chamados de núcleon porque interagem da mesma forma, contudo não explicou essa interação. Logo, não é possível afirmar que essa resposta indique conhecimento sobre as características da interação forte.
Figura 17 – Questões dois a oito do Questionário inicial respondido pela aluna 13
Fonte: O autor.
Aluna 14: A aprendiz explicou, na resposta da problematização inicial (Figura 18), que a união entre prótons e nêutrons ocorre em núcleos estáveis. Essa resposta mostra que ela não compreendeu a pergunta da problematização, além de não conhecer a interação forte. Na questão um, ela não efetuou a leitura do gráfico e não mostrou que conhece o conceito de energia de ligação.
Figura 18 – Problematização e Questão um do Questionário inicial respondido pela aluna 14
Fonte: O autor.
As respostas das questões sete e oito (Figura 19) não indicam que a aprendiz sabe o conceito de interação e sistema ligado. Por sua vez, as questões anteriores não foram respondidas.
Figura 19 – Questões dois a oito do Questionário inicial respondido pela aluna 14
Fonte: O autor.
Aluna 15: A aprendiz explicou que, segundo seu ponto de vista, o nêutron tem o papel de diminuir a repulsão entre os prótons para garantir a estabilidade nuclear. Em seguida, ela fez um questionamento sobre o píon que indica que ela não conhece a interação forte. Na questão (Figura 20), a aprendiz afirmou que não sabe o que é a energia de ligação e explicou que percebeu que essa energia aumenta com a massa do núcleo.
Figura 20 – Problematização e Questão um do Questionário inicial respondido pela aluna 15
Fonte: O autor.
A aprendiz não sabe os conceitos de interação e sistema ligado, como indicam as respostas das questões sete e oito (Figura 21). Por sua vez, as questões anteriores não foram respondidas.
Figura 21 – Questões dois a oito do Questionário inicial respondido pela aluna 15
Fonte: O autor.
Aluna 18: A aprendiz explicou, na resposta da problematização inicial (Figura 22), que a união entre prótons e nêutrons ocorre por uma força de atração entre partículas subatômicas. Nessa resposta não há indício de que ela conhece a interação forte. Além disso, ela efetuou corretamente a leitura do gráfico e explicou que a energia de ligação é a energia utilizada pelas partículas subatômicas para manter prótons e nêutrons unidos. Contudo, essa resposta não corresponde ao conceito de energia de ligação.
Figura 22 – Problematização e Questão um do Questionário inicial respondido pela aluna 18
Fonte: O autor.
Na questão sete (Figura 23), a aprendiz explicou que o átomo é um sistema ligado quando relacionado em cadeia, entretanto, essa resposta não corresponde ao conceito de sistema ligado. Na questão oito (Figura 23), a aprendiz explicou que interação é uma forma de contato com reação, mas como esse contato não existe, ocorre apenas interação. Nessa resposta não se verifica indícios de que ela conhece o conceito de interação.
Figura 23 – Questões dois a oito do Questionário inicial respondido pela aluna 18
Fonte: O autor.
Aluna 19: A aprendiz, na resposta da problematização inicial (Figura 24), explica que os mésons π mantêm os prótons e nêutrons unidos no núcleo. Contudo, essa resposta não indica que ela conhece a interação forte. Na questão um, parece que ela associou energia de ligação com energia de ionização, indicando que não sabe o conceito de energia de ligação.
Figura 24 – Problematização e Questão um do Questionário inicial respondido pela aluna 19
Fonte: O autor.
As respostas das questões sete e oito (Figura 25) indicam que a aprendiz não sabe os conceitos de interação e sistema ligado. Por sua vez, as questões de quatro a seis não foram respondidas.
Figura 25 – Questões dois a oito do Questionário inicial respondido pela aluna 19
Fonte: O autor.
Aluna 21: A aprendiz explicou, na resposta da problematização inicial (Figura 26), que a união dos indivíduos ocorre quando a atração é maior do que a repulsão entre eles. Não esclareceu quem são os indivíduos e como ocorre a atração e a repulsão. Essa resposta não fornece indícios de que a aprendiz conhece a interação forte. Ela nada explicou sobre energia de ligação.
Figura 26 – Problematização e Questão um do Questionário inicial respondido pela aluna 21
Fonte: O autor.
Observamos que a aprendiz não sabe os conceitos de interação e sistema ligado, como indicam as respostas das questões sete e oito (Figura 27).
Figura 27 – Questões dois a oito do Questionário inicial respondido pela aluna 21
Fonte: O autor.