O plano de aula surge como um guião para o professor, nele encontra-se registado o sumário, os pré-requisitos, competências adquiridas pelos alunos em anos letivos anteriores e que serviram de base/alicerce aos novos conteúdos, e os objetivos, ou seja, as competências que o aluno deverá ser capaz de demonstrar após término da aula.
É feita ainda referência aos principais conteúdos a abordar na aula, assim como aos recursos e materiais necessários ao seu desenvolvimento e enriquecimento, a Indicação da modalidade e/ou dos instrumentos utilizados para proceder à avaliação do desempenho do aluno, seguida da operacionalização ou seja, o desenvolvimento pormenorizado, minucioso e detalhado da aula, e por fim, a indicação caso se justifique, do trabalho a desenvolver pelo aluno em casa.
Para explorar o efeito fotoelétrico foi elaborado o planeamento de uma aula de 90 minutos na componente de Química a ser lecionada no Curso Geral de Ciências Tecnologias e Sociedade, na disciplina de Física e Química A do 10º ano de escolaridade, que se encontra no anexo IV- A.
2.5.2 Desenvolvimento da Aula
Como já foi mencionado, a aula relativa ao tema efeito fotoelétrico terá a duração de 90 minutos. Será auxiliada por uma pequena apresentação apenas de imagens em PowerPoint (anexo IV-B) que permitirá acompanhar visualmente os conteúdos teóricos lecionados. A aula terá início com uma revisão do espetro da radiação eletromagnética e posterior enquadramento histórico do efeito fotoelétrico, onde será dada especial atenção aos físicos Heinrich Hertz, Max Planck e Albert Einstein.
Em seguida serão colocadas duas questões: “Onde e como ocorre o efeito fotoelétrico?” Que servem de ponto de partida para o prosseguimento da aula. Será mostrada uma pequena simulação de imagens da ocorrência de efeito fotoelétrico para o metal sódio, e para que os alunos assimilem facilmente que cada metal tem uma energia mínima a partir da qual ocorre o efeito fotoelétrico, será explorada uma simulação computacional PHET.
No final da aula, para ajudar os alunos a assimilarem a importância deste fenómeno no dia-a- dia, serão apresentadas e comentadas algumas das aplicações tecnológicas mais conhecidas.
2.5.3 Simulação Computacional
Nos últimos anos a simulação computacional vem assumindo uma importância cada vez maior como ferramenta de aquisição de conhecimento. Desta forma sentiu-se a necessidade de partir de uma simples simulação computacional para explorar o conceito de efeito fotoelétrico. A simulação computacional PHET poderá ser acedida facilmente a partir do site:
http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/photoelectric
Esta simulação permitirá aos alunos visualizar a ocorrência ou não de efeito fotoelétrico para diferentes metais, fazendo variar o comprimento de onda da radiação eletromagnética e permitirá ainda determinar o valor da constante de Planck.
2.5.3.1 Sites de Simulações Computacionais Alternativas
Apesar da simulação computacional anteriormente referida ser a selecionada para explorar o efeito fotoelétrico numa aula de 10º ano de escolaridade, muitas outras foram analisadas/ exploradas. Apresento de seguida uma lista dos vários links de acesso a simulações computacionais, que permitem a exploração da conceção de efeito fotoelétrico.
http://201.55.67.236/acessa_fisica/subsites/357/bin-release/AcessaFisica.html É possível encontrar alguns fundamentos teóricos relativos ao efeito fotoelétrico, uma atividade onde o aluno poderá verificar o efeito fotoelétrico em diferentes metais e uma secção com 4 questões propostas para auxiliar a avaliação do conteúdo apresentado.
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fisicaecotidiano/conteudos/view/efeito-fotoeletrico_view.html Permite o
acesso a uma sala de jogos, onde o tema central é o efeito fotoelétrico. Apresenta situações práticas envolvendo desafios a serem resolvidos pelos alunos.
http://www.educaplus.org/play-112-Efecto-
fotoel%C3%A9ctrico.html?PHPSESSID=b06884edde25b2826f730d2ec5151a4c Simulação computacional em
espanhol que, permite selecionar o metal desejado, o comprimento de onda da radiação incidente, assim como regular a intensidade da luz e a diferença de potencial. A diferença nesta simulação é que esta, automaticamente, apresenta o cálculo da energia cinética dos eletrões libertados.
http://www.jce.divched.org/JCEDLib/WebWare/collection/open/JCEWWOR006/peeffect5.html Apresenta uma
simulação interativa do efeito fotelétrico em inglês, com possibilidade de variar a radiação incidente e a sua intensidade. Contém tutoriais, explicações e gráficos.
http://fisicamodernaexperimental.blogspot.pt/2009/04/efeito-fotoeletrico-um-applet-bem.html Simulação
computacional onde é possível, alterar o comprimento de onda e a intensidade da luz, variar o potencial retardador e procurar o valor do potencial de travagem para cada material colocado no cátodo.
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/fotoelectrico/fotoelectrico.htm Simulação computacional
onde é estudado o efeito fotoelétrico. Link indicado no programa de Física do 12º ano de escolaridade.
http://www.lpscience.fatcow.com/mgagnon/Photoelectric_Effect/photoelectriceffect1.htm Simulação
computacional em inglês, onde é estudado o efeito fotoelétrico e onde são dadas sugestões de exploração.
http://www.fisica.ufpb.br/~romero/objetosaprendizagem/Rived/20EfeitoFotoeletrico/Site/Animacao.htm
2.5.4 Guião de Exploração Computacional
O guião de exploração (anexo IV-C) tem como finalidade orientar, interpretar e estruturar toda a informação presente na simulação computacional. O guião foi elaborado para auxiliar o aluno a perceber gradualmente a importância e o funcionamento da simulação computacional, a influência que cada variável tem no efeito fotoelétrico e as restrições desse mesmo efeito, partindo sempre dos conceitos teóricos apreendidos.
2.5.5 Registo da Exploração Computacional
O registo de simulação (anexo IV-D) auxilia o aluno a selecionar e a reunir a informação desenvolvida e explorada nas várias etapas da simulação computacional. Este registo permitirá facilmente ao aluno relacionar e aprofundar os conhecimentos teóricos adquiridos relativos às diversas propriedades do efeito fotoelétrico.
2.5.6 Ficha de Trabalho
Tratando-se de um tema de extrema importância, sentiu-se a necessidade de o explorar partindo da resolução de exercícios que servem de complemento aos do manual escolar adotado pela escola. Para tal, foi elaborada uma ficha de trabalho com um total de onze questões: quatro de verdadeiro ou falso, onde o aluno poderá eventualmente ser pedido para justificar as respostas às questões assinaladas como falsas, uma de resposta curta, uma de correspondência correta a partir da análise de três diagramas, uma de análise de diagrama com resposta em verdadeiro e falso e quatro exercícios com cálculo numérico.
2.5.7 Correção da Ficha de Trabalho
A resolução da ficha de trabalho surge apenas como sugestão de resolução aos exercícios presentes na ficha de trabalho proposta (anexo IV-F).
2.5.8 Determinação da Constante de Planck
A relação linear entre o potencial de travagem e a frequência da radiação incidente permite determinar “experimentalmente” o valor da constante de Planck. Com esta intenção foi elaborado um protocolo (anexo IV-G) que permite precisamente aos alunos testar esta conceção com a simulação computacional PHET.