Historical contextualization of quantum entanglement and non-locality
a pilot study
DOI:
https://doi.org/10.35699/2237-5864.2020.15992Keywords:
Quantum Mechanics, History and Philosophy of Science, Undergraduate Degree in PhysicsAbstract
This article brings reflections about the use of History and Philosophy of Science to assist the learning of Quantum Mechanics, focusing on the concepts of quantum entanglement and non-locality, for Physics undergraduate students. A didactic proposal was elaborated from Artigue's Didactic Engineering perspective, which establishes some stages for a content to be developed and taught. A historical contextualization is proposed as a way to facilitate the teaching of Quantum Mechanics, with classes mediated by the teacher-researcher and use of original texts by scientists, this way aiming to establish dialogues and textual analysis. The students performed activities have become instruments of study and are examined via revised Bloom's Taxonomy. As a result of the use of History and Philosophy of Science, historical contextualization is noticed as an important step for teaching of Quantum Mechanics. Students, although having gaps in conceptual understanding, were interested in the History and Philosophy of Science once it enabled rich discussions on the historical-conceptual domain to proceed with the learning.
Downloads
References
ALLCHIN, Douglas. Teaching the nature of Science: perspectives and resources. SHiPS Education Press, Saint Paul, v. 98, nov. 2013.
ALMEIDA, Maria José Perreira Monteiro de; QUEIROZ, Elizabeth C. L. Divulgação científica e conhecimento escolar: um ensaio com adultos. Cadernos CEDES, Campinas, v. 17, n. 41, p. 62-68, 1997.
ANDERSON, Lorin W.; KRATHWOHL, David R.; BLOOM, Benjamin Samuel. A Taxonomy for learning, teaching, and assessing: a revision of Bloom’s Taxonomy of educational objectives. [S.l.]: Allyn & Bacon, 2001.
ARTIGUE, M. Didactical Engeneering as a framework for the conception of teaching products. In: BIEHLER, R. E. A. (ed.). Didactics of Mathematics as a scientific discipline. Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 1994. p. 27-39.
ASPECT, Alain; DALIBARD, Jean; ROGER, Gérard. Experimental test of Bell’s inequalities using time-varying analyzers. Physical Review Letters, v. 49, n. 25, p. 1804-1807, dez. 1982.
BELL, J. S. On the Einstein Podolsky Rosen Paradox. Physics, [S.l.], v. 1, n. 3, p. 195-200, nov. 1964.
BRASIL. Ministério da Educação. Diretrizes curriculares para os cursos de bacharelado e licenciatura em Física. Brasília: Parecer nº CNE/CES nº 1304/2001, de 03 de abril de 2001.
BRASIL. Ministério da Educação. Diretrizes curriculares nacionais para a formação inicial e continuada dos profissionais do magistério da educação básica. Brasília: Parecer CNE/CP 2/2015, de 9 de junho de 2015.
COLL, César; POZO, Juan Ignacio; SARABIA, Bernabé; VALLS, Enric. Los Contenidos en la Reforma: enseñanza y aprendizaje de conceptos, procedimientos y actitudes. Buenos Aires: Santillana, 1992.
CUESTA-BELTRÁN, Yeison Javier. Estado del arte: tendências en la enseñanza de la Física Cuántica entre 1986 y 2016. TED, Bogotá, n. 44, p. 147-166, segundo semestre de 2018.
DELIZOICOV, Nadir Castilho; SLONGO, Iône Ines Pinsson; HOFFMANN, Marilisa Bialvo. História e Filosofia da Ciência e formação de professores: a proposição dos cursos de licenciatura em Ciências Biológicas do sul do Brasil. In: X CONGRESSO NACIONAL DE EDUCAÇÃO: Seminário internacional de representações sociais, subjetividade e educação, 2011, Curitiba. Anais... Curitiba: [s.n.], 2011. p. 7-10.
EINSTEIN, A.; PODOLSKY, B.; ROSEN, N. Can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete? Physical Review, [S.l.] v. 47, n. 10, p. 777-780, maio 1935.
FELDMAN, Daniel. Ajudar a ensinar: relações entre didática e ensino. Porto Alegre: Artes Médicas, 2001.
FERRAZ, Ana Paula do Carmo Marcheti; BELHOT, Renato Vairo. Taxonomia de Bloom: revisão teórica e apresentação das adequações do instrumento para definição de objetivos instrucionais. Gestão & Produção. [online]. v. 17, n. 2, p. 421-431, 2010.
FORATO, Thaís Cyrino de Mello. A filosofia mística e a doutrina newtoniana: uma discussão historiográfica. Alexandria: Revista de Educação em Ciência e Tecnologia, Florianópolis, v. 1, n. 3, p. 29-53, nov. 2008.
FREIRE Jr., Olival. Philosophy enters the optics laboratory: Bell’s theorem and its first experimental tests (1965-1982). History and Philosophy of Modern Physics, v. 37, n. 4, p. 577-616, dez. 2006. DOI: https://doi. org/10.1016/j.shpsb.2005.12.003.
PÉREZ, Daniel Gil et al. Para uma imagem não-deformada do trabalho científico. Ciência & Educação, Bauru, v. 7, n. 2, p. 125-153, 2001.
GRECA, I. M.; FREIRE, O. Meeting the Challenge: Quantum Physics in Introductory Physics Courses. In: MATTHEWS, Michael R. (ed.). International Handbook of Research in History, Philosophy and Science Teaching. Dordrecht: Springer, 2014. p. 183-209.
HEERING, P.; HÖTTECKE, D. Historical-investigative approaches in Science teaching. In: MATTHEWS, Michael R. (ed.). International handbook of research in History, Philosophy and Science teaching. New York: Springer, 2014. p. 1473-1502.
HOLTON, Gerald. What historians of Science and Science educators can do for one another? Science Education, v. 12, n. 7, p. 603-616, out. 2003.
KOHNLE, Antje et al. A New Introductory Quantum Mechanics Curriculum. European Journal of Physics, v. 35, n. 1, 2014.
KRAGH, H. An introduction to the historiography of science. Cambridge University Press: New York, 1989.
KRAGH, H. A sense of history: history of science and the teaching of introductory quantum theory. Science & Education, Dordrecht, v. 1, n. 4, p. 349-363, 1992.
LIMA, Luís Gomes de; RICARDO, Elio Carlos. O Ensino da Mecânica Quântica no nível médio por meio da abstração científica presente na interface Física-Literatura. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Florianópolis, v. 36, n. 1, p. 8-54, abr. 2019. DOI: https://doi.org/10.5007/2175-7941.2019v36n1p8.
LÜDKE, Menga; ANDRÉ, Marli E. D. A. Pesquisa em Educação: abordagens qualitativas. São Paulo: EPU, 1986.
MARTINS, Roberto A. Introdução. A história das Ciências e seus usos na educação. In: SILVA, Cibelle Celestino (org.). Estudos de História e Filosofia das Ciências: subsídios para aplicação no ensino. São Paulo: Livraria da Física, 2006. p. 21-34.
MATTHEWS, Michael. História, Filosofia e ensino de Ciências: a tendência atual de reaproximação. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Florianópolis, v. 12, n. 3, p. 164-214, dez. 1995.
MONTENEGRO, A. G. P. M. A leitura de textos originais de Faraday por alunos do Ensino Fundamental e Médio. 2005. 98 f. Dissertação (Mestrado em Educação) – Faculdade de Educação, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2005.
MOREIRA, Marco Antonio; OSTERMANN, Fernanda. Sobre o ensino do método científico. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Florianópolis, v. 10, n. 2, p. 106-117, 1993.
OSTERMANN, Fernanda; PRADO, Sandra Denise. Interpretações da mecânica quântica em um interferômetro virtual de Mach-Zehnder. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 27, n. 2, p. 193-203, abr./jun. 2005. DOI: http://dx.doi.org/10.1590/S1806-11172005000200003.
PRAIA, João; PÉREZ, Daniel Gil; VILCHES, Amparo. O papel da natureza da ciência na educação para a cidadania. Ciência & Educação, Bauru, v. 13, n. 2, p. 141-156, 2007.
SCHÖN, Donald A. Educando o profissional reflexivo: um novo design para o ensino e a aprendizagem. Tradução de Roberto Catal do Costa. Porto Alegre: Artmed, 2000. 256p.
SCHRÖDINGER, E. Die gegenwärtige situation in der Quantenmechanik. Naturwissenschaften, Berlin, v. 48, n. 23, p. 807-812, 823-828, 844-849, 1935.
SILVA, Boniek Venceslau da Cruz. História e Filosofia da Ciência como subsídio para elaborar estratégias didáticas em sala de aula: um relato de experiência em sala de aula. Revista Ciência & Ideias, Rio de Janeiro, v. 3. n. 2, p. 1-14, 2012.
SILVA, Cibelle Celestino (org.). Estudos de História e Filosofia das Ciências: subsídios para aplicação no ensino. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2006.
SOUZA, Rafaelle da Silva; LIMA, Indianara; TEIXEIRA, Elder Sales. Conceitos de Física Quântica na formação de professores: construindo uma proposta didática orientada pela História e Filosofia da Ciência. In: 16° SEMINÁRIO NACIONAL DE HISTÓRIA DA CIÊNCIA E DA TECNOLOGIA, 2018, Campina Grande. Anais eletrônicos... Campina Grande, [s.n.], 2018.
VYGOTSKY, Lev Semyonovich. A formação social da mente: o desenvolvimento dos processos psicológicos superiores. 3. ed. São Paulo: Martins Fontes, 1989.
VYGOTSKY, Lev Semyonovich. A formação social da mente. São Paulo: Martins Fontes, 2007.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Authors who publish in this journal retain the copyright and grant the journal the right of first publication, with the work simultaneously licensed under the Creative Commons Attribution License which allows the sharing of work with acknowledgment of authorship and initial publication in this journal.
Authors are authorized to take additional contracts separately, for non-exclusive distribution of the version of the work published in this journal (e.g. publish in institutional repository or as a book chapter), with acknowledgment of authorship and initial publication in this journal.
Open access policy:
Revista Docência do Ensino Superior is an Open Access journal, which means that all content is available free of charge, at no cost to the user or their institution. Users may read, download, copy, distribute, print, search, or link to the full texts of the articles, or use them for any other legal purpose, without seeking prior permission from the publisher or author, provided they respect the license to use the Creative Commons used by the journal. This definition of open access is in line with the Budapest Open Access Initiative (BOAI).
