PROPOSTA PARA O ENSINO DE MECÂNICA QUÂNTICA NA 3 SÉRIE DO ENSINO MÉDIO UTILIZANDO O JOGO TRILHA QUÂNTICA

## PROPOSTA PARA O ENSINO DE MECÂNICA QUÂNTICA NA 3ª SÉRIE DO ENSINO MÉDIO UTILIZANDO O JOGO TRILHA QUÂNTICA

## Marcel Cardoso 1 , Eliad Lima 2 e Renato Germano 3

- 1 UFPI - Universidade Federal do Piauí/Departamento de Física/, marcelfrc@yahoo.com.br

## Resumo

O ensino de Física Moderna na modalidade ensino médio encontra dificuldade quanto a sua aprendizagem, os aluno sentem dificuldade em aprender os conceitos físico ensinados em sala de aula, principalmente no que se refere à Mecânica Quântica. Na tentativa de diminuir essa dificuldade no ensino de física em geral, docentes utilizam metodologias diversificadas como experiências demonstrativas, simulações computacionais, app educativos em dispositivos android e jogos. O jogo como atividade lúdica proporciona o prazer em aprender. Existem uma gama de jogos educativos que beneficiam disciplinas como matemática, biologia e química, no entanto não existe um número expressivo de jogos para a disciplina de física que beneficiem conceitos de Mecânica Quântica. Propomos neste trabalho a criação de um jogo de tabuleiro no estilo trilha que, seguindo a teoria de aprendizagem de Ausubel, se tornará um material instrutivamente significativo. O Jogo será aplicado na 3ª Série do ensino médio, sua aplicação seguirá os pressupostos encontrados na teoria socio-construtivista de Lev-Vygotsky.

Palavras Chave: , Mecânica Quântica, Jogos, Aprendizagem Significativa, Aprendizagem Construtivista de Vygotsky.

## Introdução

O ensino de Física no ensino médio tem o papel de construir uma visão da Física que esteja voltada para a formação de um cidadão contemporâneo, atuante e solidário, com instrumentos para compreender, intervir, compreender e participar do mundo onde vive, assim, apresenta um conjunto de competências que possibilitam lidar com fenômenos naturais e tecnológicos. Parte desses fenômenos utilizam conceitos de Física Moderna que é a denominação dada ao conjunto de teorias surgidas no começo do século XX, principiando com a Mecânica Quântica e a Teoria da Relatividade e as alterações no entendimento científico daí decorrentes, bem como todas as teorias posteriores. A mecânica quântica surgiu inicialmente dos trabalhos de Max Planck e de Einstein, é a teoria Física que obtém sucesso no estudo dos sistemas físicos cujas dimensões são próximas ou abaixo da escala atômica, tais como moléculas, átomos, elétrons, prótons e de outras partículas subatômicas, muito embora também possa descrever fenômenos macroscópicos em diversos casos. Um dos mais importantes problemas de física não resolvidos no final do séc. XIX, era o da radiação do corpo negro. Planck resolve este problema em 1901 utilizando como hipótese ad hoc que a energia deste não tem um espectro

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contínuo, mas pelo contrário é discreta, ou em outras palavras quantizada. Einstein utiliza esta mesma hipótese para resolver o problema do efeito fotoelétrico em 1905. Mas vai mais longe propondo que esta é na realidade a verdadeira natureza da luz. A essa quantidade discreta de luz se chama quantum de luz ou fóton.

Todo desenvolvimento e aprendizagem humana, é um processo ativo, no qual existem ações propositais mediadas por várias ferramentas. A mais importante dessas ferramentas é a linguagem, pois ela concebe o sistema semiótico que é a base do intelecto humano. Todas as outras funções superiores do intelecto desenvolvem-se a partir da interação social, por intermédio da linguagem. Assim, para que ocorra a aprendizagem, há a necessidade de uma interação entre uma ou mais pessoas, cooperando em uma atividade interpessoal, possibilitando uma reelaboração intrapessoal. (Vygotsky, 1978)

- O jogo proporciona ao aluno uma participação ativa na construção do conhecimento o que é proposto pela teoria do construtivismo como uma participação ativamente do próprio aprendizado. Tanto o jogo como o construtivismo apresentam a rejeição à apresentação de conhecimentos prontos, e que o individuo aprende melhor participando de forma direta da construção deste conhecimento. No ato de jogar os alunos interagem entre si, e cabe ao educador motivar e ter uma presença menos impositiva, valorizando o intercâmbio entre alunos e o meio. Nesse sentido, o educador assume o papel de mediador do processo, cabendo ao aluno direcionar sua aprendizagem, demonstração clara da pedagogia construtivista.

A utilização de atividades lúdicas na sala de aula, como o jogo, por exemplo, como recurso pedagógico, deve ter alguns cuidados, além de não deixar o papel de divertir, é necessário uma avaliação sobre o conhecimento prévios do aluno acerca do que lhe é exigido para uma satisfação e um prazer ao realizar tal atividade. No âmbito dos estudos da construção do conhecimento e aprendizagem, os conhecimentos prévios ou subsunsores são amplamente discutidos na teoria de aprendizagem significativa de Ausubel.

A aprendizagem significativa é aquela baseada nos conhecimentos prévios que o aprendiz tem. O indivíduo possui um conhecimento prévio ou subsunçor, o aprendiz passa por um processo de aprendizagem e adquire novos conhecimento. Na estrutura cognitiva, essas novas informações interagem com outras já existentes e se sustentam com o preexistente, tornando a aprendizagem significativa.

Um dos aspectos mais relevantes nessa abordagem de ensino é o próprio aprendiz, ele precisa manifestar interesse, motivação e disposição à aprendizagem. Além de atender a três requisitos importantes: Por primeiro, o aprendiz deve ter conhecimento anteriores relevantes de maneira que ele possa relacionar a nova informação para que o aprendizado não seja trivial; segundo, o material utilizado deve ser significativo, ou seja, os conhecimentos a serem aprendidos devem ser relevantes para outros conhecimentos; e em terceiro, o aprendiz deverá escolher, consciente e intencionalmente relacionar os novos conceitos como os já existentes, sendo uma aprendizagem significativa.

- O uso de jogos lúdicos contribue para uma aprendizagem significativa no ensino de Física, pois é uma prática pedagógica que prioriza e favorece mudanças conceituais da estrutura cognitiva do educando. Durante uma atividade lúdica ocorre a interação entre os conhecimentos prévios e os novos, permitindo ao educando a interpretação desta nova informação, gerando novas experiências educativas Por .

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meio do jogo o aprendiz exerce domínio sobre situações de aprendizagem propiciando a aquisição de significados relevantes aos conhecimentos prévios .

Jogo é um vocábulo de origem latina ' ludus ' ('jogo', 'escola') que, posteriormente, foi substituído por 'jocus' ('gracejo', 'zombaria'). Dentre os significados encontrados, destacamos: o jogo como atividade física ou mental, organizada por um sistema de regras que definem perda ou ganho; brinquedo, passatempo, divertimento. Um conjunto de regras que devem ser observadas quando se joga. O jogo é interpretado como uma série de coisas que forma um todo ou uma coleção. Uma conjugação harmoniosa de peças mecânicas, com o fim de movimentar um maquinismo. (José Milton,2008)

Segundo Huizinga (1990), o jogo é uma atividade ou ocupação voluntária, exercida dentro de certos limites de tempo e espaço, segundo regras livremente consentidas, mas absolutamente obrigatórias, dotado de um fim em si mesmo, acompanhado de um sentimento de tensão e alegria e de uma consciência de ser diferente da vida cotidiana. Para Huinzinga, a essência do jogo está na ludicidade do ato de jogar pois propicia divertimento, fascinação, distração, excitação, tensão e alegria.

- O lúdico relativo ao jogo visa o divertimento mais que qualquer outro objetivo. Atividades lúdicas são caracterizadas pelos prazer e divertimento como também pelo seu aspecto de aprendizagem deste modo fazem com que o aluno torne-se um agente participativo e peça fundamental na construção de uma aprendizagem realmente significativa. O lúdico quando bem trabalhado é um instrumento importante, pois faz uma interlocução de saberes, a socialização e o desenvolvimento cognitivo social.

Por suas características lúdicas, o jogo deve ser utilizado como instrumento educacional pois relaciona o prazer de brincar com o processo de aprender. O Educador deve assumir o seu papel de motivador sendo capaz de despertar no aluno a vontade de aprender, envolvendo o aluno em atividades lúdicas levando ao conhecimento sem ser pressionado. De acordo com Huinziga, ao se utilizar o jogo como instrumento pedagógico, é necessário atenção para que não seja descaracterizado seu aspecto lúdico que é característica atrativa essencial do jogo.

- O Jogo é uma ferramenta disponível ao processo de ensino-aprendizagem, pois quando se relaciona o jogo ao conteúdo escolar ocorrerá o desenvolvimento do individuo em seus aspectos cognitivos, emocionais e sociais. Torna o indivíduo mais competente na produção de respostas criativas e eficazes para solucionar os problemas. Os jogos estimulam a curiosidade, a iniciativa e a auto-confiança; aprimorando o desenvolvimento de habilidades linguísticas, mentais e de concentração, e exercitam interações sociais e trabalho em equipe.

Deseja-se, com este trabalho, elaborar material instrutivamente significativo que auxilie o ensino de Física, este material será um jogo de tabuleiro no estilo trilha, no qual serão abordados conteúdos da Mecânica Quântica com os objetivos de contribuir para o ensino-aprendizagem de Física Moderna no ensino médio; investigar o aprendizado dos alunos sobre Física Moderna e; ampliar a capacidade do aluno em se relacionar em grupo e propor uma aprendizagem significativa.

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## Desenvolvimento do material

A proposta deste artigo é a elaboração de um jogo de trilha como material instrutivo e potencialmente significativo que irá envolver os conteúdos de Mecânica Quântica para o ensino médio. A Mecânica Quântica é o ramo da Física Moderna que estuda a radiação de um corpo negro, a dualidade onda-partícula, o efeito fotoelétrico e efeito compton, principio da incerteza e os modelos contemporâneos do átomo. Os primórdios da Física Quântica encontram espaços nas primeiras hipóteses do físico alemão Max Planck sobre a radiação do corpo negro.

- O jogo envolvendo Física Quântica foi denominado "Trilha Quântica" que aborda os seguintes tópicos: Partícula, ondas, dualidade, modelos atômicos, efeito fotoelétrico e efeito compton e radiação do corpo negro. O jogo seguirá o modelo da trilha tradicional sendo feita as devidas adequação ao conteúdo.
- A "Trilha Quântica" é um jogo de corrida que se desenvolverá ao longo de um caminho onde os participantes encontraram várias situações e informações sobre os conceitos de Mecânica Quântica.
- Objetivo: O objetivo do jogo é ir da casa Surgimento da Física Quântica (inicio) para casa intitulada Físico Quântico (chegada) de maneira mais rápida possível.

Peças: O Jogo será composto de um dado, 4 peões temáticos com personalidades da Física moderna e 20 cartas surpresas.

Participantes: Participam de 02 a 04 pessoas movimentando os seus respectivos peões.

Início: Os participantes jogam o dado. Quem obtiver o número de pontos mais alto inicia o jogo, partindo da casa inicial Surgimento da Física Quântica. O movimento dos peões na trilha obedece o número de pontos do dado e segue as orientações dos locais numerados e das cartas.

Ponto-surpresa: Quando o peão terminar seu movimento no local marcado com um ponto de interrogação o jogador deverá retirar um carta do baralho e seguir as instruções. Cada carta surpresa terá uma afirmativa ou pergunta como mostrada na figura 03.

Final: Vence o jogo quem chegar até a casa intitulada Físico Quântico com o número exato de pontos do dado. Caso o jogador tire um número maior que a quantidade de casas que falta passa a vez.

Para elaboração do jogo, o tabuleiro será impresso em papel cartão no tamanho A4 totalmente colorido no intuito de estimular visualmente a sua prática. As cartas surpresa também serão impressas em papel cartão seguindo o mesmo processo do tabuleiro. O dado, caso não possua já pronto, poderá ser confeccionado em folha de papel. Os peões serão objetos cujas dimensões não comprometam o tabuleiro e que se diferenciem um do outro.

As figuras 01 e 02 mostram como poderão ser o dado e a Trilha Quântica

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Figura 01 : Molde do dado

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Figura 02: Modelo Trilha Quântica

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## Considerações finais

O uso de atividade lúdica como o jogo favorece o processo de ensino aprendizagem pois o torna prazeroso e divertido. A Trilha Quântica e um material potencialmente significativo que proporcionará ao jogador oportunidade de aprender os conceitos da Física Quântica de forma significativa como propõe Ausubel, pois o jogo estará divido em parte onde o indivíduo irá adquirir subsunçores que servirão de angorá para a aquisição de conhecimento prévio, que são pontos de partida para um novo conhecimento e uma aprendizagem significativa.

O ato de jogar em grupo construirá o conhecimento pois de acordo com Vygotsky para ocorrer aprendizagem, há a necessidade de uma interação entre uma

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ou mais pessoas. O homem aprende participando ativamente de atividades na qual existem ações propositais incentivada por vários matérias e estímulos.

- O uso dos jogos como atividade pedagógica tornará o aprendizado mais efetivo e prazeroso, em que o aprendiz terá o controle de como aprender, proporciona uma aprendizagem autônoma, e encontrará o seu próprio caminho do saber. Construindo uma ponte entre subsunçores, conhecimentos prévios e os novos conceitos adquiridos.

Figura 03 Modelo Cartas Frente e Verso

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MAX PLANCK (1858-1947) Em 1900 Explicou corretamente a radiação do corpo negro.

'A radiação é absorvida ou emitida por um corpo aquecido não sob a forma de ondas, mas por meio de pequenos 'pacotes' de energia.'

Pule 2 casas.

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Físico e Matemático Alemão que em 1900 explicou o fenômeno da radiação do corpo negro.

Acerto: Pule 2 Casa Erro: Retorne 1 casa

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## O efeito

fotoelétrico é a emissão de elétrons por um material quando exposto a uma radiação eletromagnética (como a luz) em qualquer frequência.

Verdadeiro ou falso.

Acerto: Pule 2 Casa Erro: Retorne 1 casa

## Referências

AUSUBEL, D.P. A Aprendizagem significativa: a teoria de David Ausubel. São Paulo: Moraes, 1982.

BRASIL. Ministério da Educação. Parâmetros Curriculares Nacionais : Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Secretaria da Educação Média e Tecnológica - Brasília: MEC; SEMTEC, 1999.

LIMA, José Milton. O jogo como recurso pedagógico no contexto educacional . São Paulo : Cultura Acadêmica : Universidade Estadual Paulista, PróReitoria de Graduação, 2008 157p

HUIZINGA. JOHAN. Homo Ludens: O Jogo como elemento da cultura . 4 ed. São Paulo: 1990

MOREIRA, M. A. Aprendizagem significativa . Brasília: Ed. Universidade de Brasília, 1999.

SILVA, Claudio Xavier da. Física Aula por Aula: eletromagnetismo, ondulatória, física moderna. - 1. ed. - São Paulo: TFD, 2010.

GOVONE, Osvaldo Antonio. Física Moderna Para o Ensino Médio . Nova Didática. Curitiba: 2002

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