Modelo padrão de partículas e a reformulação conceitual do modelo atômico por meio de uma unidade didática voltada para professores de ciências

Abstract

Este trabalho relata a experiência de uma Unidade Didática (UD) sobre o Modelo Padrão de Partículas partindo das limitações da física clássica para explicar o decaimento radioativo beta. O trabalho foi aplicado em uma turma de licenciatura em Ciências da Natureza: Habilitação Biologia e Química (LCN) do Instituto Federal do Rio Grande do Sul, campus Porto Alegre, no último semestre do curso. O trabalho objetivou identificar possibilidades e operacionalidades de uma UD para trabalhar com tópicos de Física Moderna entre professores de Ciências. Os objetivos específicos foram: verificar as limitações da física clássica para explicar certos tipos de radiações e a necessidade da Física Moderna para auxiliar na compreensão; familiarizar professores de Ciências com modelos e conceitos da Física Moderna. Trata-se de uma pesquisa qualitativa, segundo Minayo (1993). Os dados foram coletados através de diário de campo da pesquisadora, questionários com perguntas abertas, mapas mentais e trabalhos desenvolvidos pelos alunos (chamados de professores devido à proximidade de conclusão da graduação). Os dados foram analisados por meio da Análise de Conteúdo, segundo Bardin (2011). Através dos dados coletados, pode-se verificar indícios de que houve reformulação do conceito do modelo atômico atual, conforme Eisberg e Resnick (1988), ou seja, o átomo é formado por Léptons, hádrons e por partículas mediadoras de força, chamadas de bósons. A compreensão do modelo atômico atual e das partículas mediadoras de forças trouxe embasamento teórico e clareza para os professores explicarem as radiações de origem nuclear e o funcionamento de equipamentos que realizam diagnóstico por imagem.

This paper reports the experience of a Didactic Unit (UD) on the Standard Particle Model starting from the limitations of classical physics to explain beta radioactive decay. The work was applied in a bachelor's degree in Nature Sciences: Biology and Chemistry Habilitation (LCN) of the Federal Institute of Rio Grande do Sul, Porto Alegre campus, in the last semester of the course. This work aimed to identify the possibilities and operationalities of a UD to work with topics of Modern Physics among science teachers. The specific objectives were to verify the limitations of classical physics to explain certain types of radiation and the need of modern physics to aid in understanding; to familiarize science teachers with models and concepts of Modern Physics. This is a qualitative research, according to Minayo (1993). The data were collected through the researcher's field diary, questionnaires with open questions, mental maps and works developed by the students (called teachers due to graduation proximity proximity). The data were analyzed through Content Analysis, according to Bardin (2011). From the collected data, we can see evidence that the concept of the current atomic model has been reformulated, according to Eisberg and Resnick (1988), that is, the atom is formed by Leptons, hadrons and force-mediating particles, called bosons. The understanding of the current atomic model and of the forces mediating particles has provided theoretical background and clarity for teachers to explain the radiation of nuclear origin and the operation of equipment that perform diagnostic imaging