A NÁLISE DOS CONCEITOS ASSIMILADOS – Q UESTIONÁRIO 6

135 das características dos diferentes tipos de materiais quanto à condução de corrente elétrica (Questões 01 e 06). Além disso, definiram muito bem o conceito de “buraco”

(ou lacuna) e propuseram boas explicações para o movimento dos portadores de cargas (Questões 07 e 08). Ainda é importante destacar que todos estes estudantes assinalaram a alternativa correta para as Questões 06 e 10, em ambos os questionários. Tudo isso revela a assimilação dos tópicos da Física Moderna abordados, implicando no melhoramento dos mapas conceituais elaborados, como indica o Gráfico 3.

De todos os estudantes voluntários envolvidos na pesquisa que tentaram responder à Questão 09 do Questionário 5, apenas o Estudante 19 conseguiu explicar a necessidade da dopagem para o funcionamento dos LEDs, afirmando que este “só funciona com a junção PN, onde há um encontro de elétron-lacuna”. Outras respostas, embora considerassem o processo de recombinação e liberação do fóton, não indicavam o movimento dos portadores em cada material. Assim, elas demonstram estar incompletas, pois, como sabemos, o “encontro” do elétron-lacuna só é possível quando os portadores de cargas se movem em sentidos opostos na junção PN, e somente nesta junção!

Identificamos também certa insegurança da maioria dos estudantes ao tentar responder à Questão 02. Esta solicitava a descrição microscópica para diferenciar condutores, isolantes e semicondutores, ou seja, diferenciá-los a nível atômico.

Provavelmente, ela não foi bem interpretada por estes estudantes, uma vez que preferiram deixá-la em branco tanto no Questionário 4 como no Questionário 5.

Apenas uma minoria dos estudantes conseguiu interpretá-la corretamente referindo- se às ligações químicas e até mesmo à distribuição dos elétrons em cada material.

136 se referia ao fóton por fazer referência a uma das palavras mais comentadas durante a UEPS. Conceitos de bárions, dipolos, íons e pulsos não foram explorados e, portanto, os acertos não necessariamente implicariam na AS do conceito Fóton.

Um dos mapas conceituais que comprova a AS do conceito fóton e quantização é o mapa da segunda versão, elaborada pelo Estudante 01. Ao observar, hierarquicamente, as ideias do lado esquerdo do mapa, podemos destacar a expressão: “‘Luz’ ‘tem comportamento’ ‘dual’ ‘é’ ‘partícula’ ‘ligada ao’ ‘fóton’ ‘gerado entre’ ‘bandas de energia’”. Da mesma forma, identificamos expressões que apontam para o comportamento dual dos elétrons.

Outra questão que a maioria dos estudantes teve êxito ao solucionar o Questionário 6 foi a 05 (ver Gráficos 1 e 2). Embora tivesse ocorrido a problematização e caracterização de diversos tipos de junções dos semicondutores dopados (NN, PP, PN), através de simulações, a junção PN foi a mais explorada em sala de aula, principalmente para explicar o funcionamento dos LEDs e da fotocélula. Isto pode ter contribuído para que grande parte dos estudantes assinalassem a alternativa que abordava sobre a junção PN.

Embora muitos tivessem acertado a Questão 01, alguns estudantes acreditavam que a energia captada pelos painéis seria primordialmente a energia térmica. Como sabemos, existe a contribuição da energia térmica na produção de energia elétrica. Mas a energia que estimula os elétrons a saltarem entre as bandas de energia (valência para condução) é a energia luminosa ou comumente conhecida como eletromagnética. No entanto, o termo “eletromagnética” foi um termo pouco usado ao longo da UEPS, o que pode ter confundido os estudantes.

Da mesma forma, identificamos a baixa familiarização de alguns termos básicos da Física por estes estudantes. Isso pode ser evidenciado a partir da análise das concepções prévias sobre o conceito de “luz”. No Questionário 1, identificamos respostas como “iluminação e claridade”. O termo “energia” também foi muito utilizado. Alguns associaram a luz ao Sol e às fontes elétricas. E apenas um estudante retratou de forma mais complexa a luz como associado aos átomos ou ao campo eletromagnético.

Outra resposta que nos chamou a atenção foi dada por um único estudante (Estudante 12) ao responder à 2ª questão do Questionário 01. Sua concepção prévia sobre os dispositivos que podiam emitir luz extrapolou a visão dos outros estudantes

137 que haviam respondido “lua, velas, lâmpadas, celulares, refletores, etc”. O Estudante 12 registrou em sua resposta “raios-x”. Essa concepção indica a luz como radiação eletromagnética e não como simplesmente algo que ilumina, como enfatizado pelos outros.

Retomando ao Questionário 6, muitos estudantes acertaram a Questão 04 que se referia a qual modelo atômico incluía o conceito de fóton, mas como alguns preferiram marcar as alternativas B e D, pode-se inferir que boa parte dos estudantes sabia que não foi o modelo de Thompson que contribuiu para a inclusão do conceito de fóton; Porém, alguns não lembravam da ruptura epistemológica do modelo atômico de Rutherford para o modelo de Bohr, no que se refere à quantização, que fora abordada no documentário sobre a evolução dos modelos atômicos.

Como indicam os Gráficos 1 e 2, as respostas das Questões 03, 06 e 08 revelaram algumas incertezas dos estudantes. Alguns estudantes confundiram, por exemplo, a estrutura atômica dos semicondutores não-dopados e os semicondutores dopados tipo N e tipo P na Questão 06.

A Questão 08, também pode ter confundido os estudantes, embora foi respondida corretamente pela maioria dos estudantes que responderam ao Questionário 6. O conceito de banda proibida (também conhecida como Gap de Energia) foi abordado a partir da exibição de algumas imagens para diferenciar a condutividade nos sólidos. No entanto, durante a exibição destas imagens, o termo mais usado pelo professor foi o de “banda proibida” o que pode ter confundido alguns estudantes.

Os estudantes que erraram a Questão 03 podem não ter assimilado muito bem o princípio da conservação de energia no funcionamento dos LEDs. Isto é, para que o fóton seja emitido, os elétrons devem “saltar” de órbitas mais energéticas para órbitas menos energéticas. A expressão “átomos excitados”, presente no enunciado desta questão, pode ter confundido alguns dos estudantes que preferiram marcar a opção “C” (um dos elétrons desloca-se para níveis de energia mais altos, afastando- se do núcleo).

As questões do Questionário 6 que indicaram menor apropriação e assimilação pelos estudantes foram as Questões 07 e 09. Estas questões que estão também diretamente relacionadas com a Questão 10, revelaram a incerteza de alguns estudantes e a pouca habilidade em questões de cálculo. Embora tivessem

138 respondido corretamente à Questão 10, alguns estudantes não estabeleceram relações entre a energia de gap e a energia de emissão dos fótons nos LEDs e, consequentemente, com a cor emitida por estes dispositivos. Ou seja, apresentaram dúvidas conceituais, o que pode ter intimidado a estruturar o cálculo da Questão 09.

De acordo com o Quadro 6, dos 25 estudantes que responderam ao Questionário 6, apenas 6 estudantes tentaram fazer o cálculo da Questão 09.

Isto mostra a dificuldade dos estudantes em solucionar questões que necessitam de habilidades com as ferramentas matemáticas. Os estudantes voluntários optaram por gastar boa parte do tempo em questões conceituais, mesmo com as dificuldades enfrentadas.

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