EFEITO FOTOELÉTRICO NA PRODUÇÃO E TRANSFORMAÇÃO DA LUZ: INVESTIGAÇÃO DO USO DE UMA PROPOSTA DIDÁTICA PARA O ENSINO DE FÍSICA EM CURSOS DE ENGENHARIA

Resumo

Efeito fotoelétrico é temática importante para o ensino da Física Moderna e Contemporânea,
frequentemente citado como “quantum de luz” ou “fóton”. Na Engenharia, o tema permite
contextualizar o ensino da Física em aplicações tecnológicas associadas à emissão e
transformação da luz em diferentes contextos no uso de semicondutores. As atividades de
pesquisa e construção dos recursos para a tese tiveram início em 2015, ano marcado por
eventos da história da ciência, nas celebrações do Ano Internacional da luz (AIL), em
homenagens aos 110 anos da pesquisa de Albert Einstein sobre efeito fotoelétrico. O evento
teve como destaque a importância da luz para a vida dos seres humanos, com foco na
iluminação artificial e tecnologias na gestão e sustentabilidade energética. À luz da Teoria da
Aprendizagem Significativa de Ausubel, articulada à Teoria da Mediação Cognitiva de Souza,
a fundamentação teórica utilizada na pesquisa de tese buscou identificar os processos de
mediação cognitiva, responsáveis por aprendizagem significativa, quando estudantes de
Engenharia são submetidos a uma Unidade de Ensino Potencialmente Significativa (UEPS)
estruturada na tríade historicidade, conceito e contexto na temática de efeito fotoelétrico. A
elaboração, aplicação e avaliação ocorreram em três intervenções: experimentos piloto com
uso de simulação computacional; experimento piloto com uso de laboratório real e um
experimento completo. O experimento completo com uso da UEPS, construída em sequência
didática com o uso de simulações computacionais, laboratório real, atividades teóricas e
entrevista, relacionando historicidade, conceitos e contexto em tecnologia fotovoltaica na
transformação da luz em eletricidade. A análise dos dados coletados a partir das intervenções
proporcionou a construção de universais concretos e abstratos sobre os processos de mediação
utilizados por estudantes na aprendizagem dos conceitos para o ensino da temática efeito
fotoelétrico. Os resultados dessa análise mostraram que após o uso era possível constatar que
os estudantes relacionam corretamente o efeito fotoelétrico à frequência da radiação incidente
e não à intensidade da luz. Também, faziam uso de mediação psicofísica ao relacionar
corretamente a intensidade, frequência e corrente elétrica e a mediação hipercultural ao
relacionar a frequência com o modelo microscópio da luz. O ensino por meio de UEPS
construída com a tríade historicidade, conceito e contexto demonstrou ser eficiente para uso
de diferentes processos de mediação cognitiva na aprendizagem dos conceitos em efeito
fotoelétrico. A aplicação da metodologia didática no contexto de cursos de Engenharia
contribuiu na integração entre ensino, pesquisa e extensão junto à comunidade. A pesquisa
indica que cada estudante aprende de modo diferente, podendo fazer uso de mais de um
processo de mediação na construção de uma representação conceitual. Há indícios, também,
que o uso da UEPS proporcionou mudança no modelo mental nos estudantes da visão clássica
para a visão quântica, na representação da luz.

Palavras-chave: Efeito fotoelétrico; Historicidade; Simulações Computacionais; Tecnologia
Fotovoltaica; Ensino de Física.