A inserção de tópicos de física não-linear no ensino médio: desafios e potencialidades

Abstract

Entre os principais problemas enfrentados pelos professores de Física da Educação Básica brasileira se encontram: o distanciamento dos conteúdos estudados com o cotidiano dos estudantes e a falta de material e metodologias adequados para se trabalhar tópicos de Física Moderna e Contemporânea em sala de aula. Diante da necessidade de dar encaminhamentos, ao menos em parte, aos problemas, acima citados, os autores desta dissertação buscaram atuar basicamente em três pontos fundamentais: 1)Currículo - expandir os conteúdos de Física Ondulatória para abranger aspectos não-lineares de sistemas físicos conhecidos como o sistema massa-mola, o pêndulo simples, as ondas numa corda e em águas rasas com o intuito de introduzir o conceito de sóliton e algumas de suas aplicações para que professores da Educação Básica possam discutí-los em sala de aula; 2) Material adaptável e acessível de divulgação de tópicos de Física Não-Linear - discorrer sobre as potencialidades educacionais da criação de uma página na internet usando as ferramentas disponibilizadas pelo "google sites" e apresentar a página de divulgação "Sólitons e fenômenos não-lineares" e 3) Metodologia - relatar as experiências da discussão de tópicos de Física Não-Linear no Ensino Médio veri_cando os desa_os e potencialidades da utilização de uma página na internet no contexto de sala de aula de uma escola pública de Ensino Médio do Estado de Goiás. Dessa forma, inicialmente é introduzido o tema de estudo através da apresentação dos objetivos da pesquisa e da estrutura da dissertação e em seguida são apresentados tópicos de Física não-linear de sistemas físicos conhecidos geralmente tratados apenas em uma forma linear no Ensino Médio a saber: o pêndulo simples, o sistema massa-mola e equação de onda linear. O estudo desses sistemas em uma forma não-linear nos levam respectivamente à equação de Sine-Gordon (quando construímos um arranjo de pêndulos acoplados), ao Modelo de Toda (quando estudamos uma rede com N massa-molas ligados), e a Equação de KdV. Após discutidas essas equações são apresentadas as suas soluções para 1 e 2-sólitons utilizando o método de Hirota. Após a análise dos sistemas supracitados discorremos sobre alguns fenômenos físicos naturais onde os sólitons estão presentes e algumas aplicações tecnológicas dos mesmos. Posteriormente é feita uma revisão de literatura, onde utilizamos concepções teóricas para fundamentar a utilização das Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) no ensino de Ciências, e apresentada uma página na internet construída para introduzir os assuntos de Física Não-Linear no Ensino Médio. Por fim, discorre-se sobre uma sequência didática pensada de forma a propiciar o uso da página da internet em sala de aula e são relatados os resultados da implementação da sequência didática em sala de aula indicando que a criação e utilização de uma página na internet é uma importante ferramenta para se trabalhar assuntos de Física Não-Linear no Ensino Médio ao permitir o uso de diversos objetos virtuais de aprendizagem e motivar a continuidade do processo de aprendizagem fora do contexto de sala de aula.