Divulgação científica transposição didática do emaranhamento quântico com aplicação no Teorema de Bell.
Registro en:
Araújo, Lídia Cruz de. Divulgação científica transposição didática do emaranhamento quântico com aplicação no Teorema de Bell. 2020. 96 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Mestrado Nacional Profissional de Ensino de Física, Universidade Federal do Tocantins, Araguaína, 2023.
Autor
Araújo, Lídia Cruz de
Institución
Resumen
We present a didactic transposition in order to fill the gap between scientific outreach and the
technical part of a specific topic in Modern and Contemporary Physics (MCP). We use some
guidelines from Problem Based Learning in Didactic Transposition. The topic chosen was Bell’s
theorem. First, we talk about an important prerequisite for the theorem, which is entanglement,
a quantum property of extreme importance for quantum computation and for teleportation,
for example. Entanglement was presented at a level of scientific outreach and with its formal
definition as well. We then state, discuss, and prove Bell’s theorem. The demonstration was made
from graphical representations of the probabilities involved. In addition to the dissertation, we
produced an educational product entitled "Guidelines for the study of Modern and Contemporary
Physics", which serves as a pedagogical support for teaching MCP in any high school grade and
is available on the internet under the Creative Commons license. The product is divided into
three parts, one dedicated to the teacher, another containing a script for the student and, finally, a
resolution algorithm related to the quantum entanglement of particles. To analyze the results of
its application, qualitative aspects were taken into account in the evaluation of the work produced
by the students, as well as the quantitative analysis in the resolution of the algorithm. We use
an online questionnaire to analyze the data regarding the application of the educational product.
We believe this work can contribute significantly to the dissemination of scientific knowledge in
basic education, providing a complement in the training of students in order to raise scientific
curiosity in them, seeing in Physics a possibility for their professional career Apresentamos uma transposição didática com o intuito de preencher a lacuna existente entre
a divulgação científica e a parte técnica de um tópico específico da Física Moderna e Contem-
porânea (FMC). Utilizamos algumas diretrizes da Aprendizagem Baseada em Problemas na
Transposição Didática. O tópico escolhido foi o teorema de Bell. Primeiro, discorremos sobre um
importante pré-requisito para o teorema mencionado, que é o emaranhamento, uma propriedade
quântica de extrema importância para a computação quântica e para o teleporte, por exemplo. O
emaranhamento foi apresentado em um nível de divulgação científica e, também, sua definição
formal. Em seguida, enunciamos, discutimos e provamos o teorema de Bell. A demonstração
foi feita a partir de representações gráficas das probabilidades envolvidas. Além da dissertação,
produzimos um produto educacional intitulado “Orientações para o estudo de Física Moderna
e Contemporânea”, que serve de apoio pedagógico para o ensino de FMC em qualquer série
do Ensino Médio e está disponível na internet sob a licença Creative Commons. O produto está
dividido em três partes, uma dedicada ao professor, outra contendo um roteiro destinado ao aluno
e, por fim, um algoritmo de resolução relacionado ao emaranhamento quântico de partículas.
Para a análise dos resultados de sua aplicação, levou-se em consideração aspectos qualitativos na
avaliação dos trabalhos produzidos pelos alunos, bem como a parte quantitativa na resolução do
algoritmo. Utilizamos um questionário on-line para a análise dos dados referentes à aplicação
do produto educacional. Acreditamos que este trabalho contribui de forma significativa para a
divulgação do conhecimento científico na educação básica e pode proporcionar um complemento
na formação dos educandos com o intuito de despertar neles a curiosidade científica, vendo na
Física uma possibilidade para sua atuação profissional.