Introduzindo a teoria da relatividade no ensino secundário

Abstract

Com a realização desta dissertação pretende-se demostrar que é possível ensinar Física Moderna, em geral, e a Teoria da Relatividade de Einstein em particular a alunos do ensino não superior. Apesar de se ter consciência de que a Física e a Matemática são indissociáveis, que juntas se complementam, traduzem a essência do conhecimento científico e permitem uma leitura mais ampla do Universo, para concretizar este projeto reforçou-se a convicção de que a Física não se resume à Matemática e que vai muito para além das regras e formatações desta. Nesta dissertação procede-se a uma apresentação da Teoria da Relatividade e da Física Moderna que julgamos de interesse para alunos e docentes do Ensino não Superior, desenvolvendo-se um conjunto de sugestões de formas de abordar os temas em causa com os alunos. Para poder avaliar da viabilidade do estudo da Teoria da Relatividade no Ensino não superior, aplicaram-se, com os constrangimentos de tempo inerentes ao reduzido número de aulas disponível para trabalho com os alunos, fichas de atividades nestes temas a duas turmas do Ensino Regular, 11º e 12º anos, a duas turmas de Ensino Profissional de 11º e 12º anos nas quais lecionei durante o ano letivo de 2015/2016, e a uma turma de 8º ano de escolaridade. Após a análise das respostas a todas as questões das quatro atividades aplicadas aos alunos de diferentes anos de escolaridade, percurso escolar e, não menos importante, idade, pode concluir-se que de um modo geral os discentes conseguiram responder às mesmas com sucesso. Ou seja, de acordo com os resultados obtidos pode-se inferir que o estudo da Teoria da Relatividade é possível no Ensino Não Superior, desde que sejam utilizadas ferramentas adequadas e se façam as devidas adequações à realidade desta fase de Ensino. Perante os dados recolhidos, nas diferentes atividades, é claramente evidente que os alunos têm a noção de que o espaço e o tempo são relativos, o que indicia que estes conceitos podem, e devem, ser abordados nestes anos de escolaridade, evitando deste modo a formulação de conceções alternativas que permanecem, muitas vezes, até ao Ensino Superior e que são de difícil desestruturação.

The following thesis aimed at demonstrating that it is possible to teach Modern Physics, in general, and Einstein's theory of Relativity in particular, to undergraduate students. Despite the conscience that both Physics and Mathematics are inseparable - that together they complement each other, they bring the essence of scientific knowledge and allow a much wider reading of the Universe, to undergo this project, the conviction that Physics doesn't just stick exclusively to Mathematics was reinforced and that it goes much beyond its rules and formatting. In this dissertation the Theory of Relativity and Modern Physics, which we find particularly interesting for nonuniversity students and teachers, is presented, together with a set of suggestions of ways to approach these topics with the students. In order to be able to assess the viability of the study of the Theory of Relativity in non-university teaching, despite the constraints of time and the reduced number of lessons available to work with the students, worksheets on these topics were presented to two classes of Regular teaching, years 11 and 12 as well as to two classes of Professional teaching, years 11 and 12 to whom I was teaching this school year 2015/ 2016 and one class of year 8. After the analysis of the answers to all the questions of the four activities undertaken by the students of different school years, type of school courses and, not less important, age, the findings revealed that, in general, the students managed to answer them successfully. Therefore, according to the results obtained, it is fair to infer that the study of the Theory of Relativity is possible as long as the right tools are used and adjustments to this stage of teaching are made. The data gathered in the different activities clearly indicate that the students have the notion that space and time are relative. This leads to the conclusion that these are concepts which may and must be approached within these school years, avoiding the formulation of alternative conceptions that frequently remain until University and that become very difficult to deconstruct.