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UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL PRÓ-REITORIA DE ENSINO A DISTÂNCIA CURSO: FÍSICA LICENCIATURA DISCIPLINA: MECÂNICA QUÂNTICA MÓDULO: EAD PROFESSOR: RAFAEL DA SILVA VALADA CRÉDITOS: 4 UNIDADE/EAD: 1000 HORAS/AULA TOTAIS: 68 ANO/SEM.: 2017/2 PLANO DE ENSINO-APRENDIZAGEM EMENTA: Equação de Schrödinger. Problemas unidimensionais. Momento angular orbital. O átomo de hidrogênio. Spin. O problema das medições. Simulação de experimentos. Origens da Física Quântica. Epistemologia da Física Quântica. 1. OBJETIVOS 1.1. DO CURSO Formar físico-educadores com um perfil de pesquisador em ensino de ciências. Este pesquisador, à semelhança do físico- pesquisador, que investiga teorias físicas utilizando metodologias que são próprias das ciências físicas, investiga teorias, métodos e técnicas de ensino-aprendizagem utilizando novos métodos de pesquisa em educação, desenvolvendo e incentivando o senso crítico do aluno na interpretação de resultados no contexto das temáticas, contemplando uma visão ética socioambiental. 1.2. DA DISCIPLINA 1.2.1. GERAL: Proporcionar aos alunos o conhecimento dos fenômenos, princípios e conceitos fundamentais sobre a estrutura da matéria, a natureza do átomo, da ligação química e a interação com energia, à luz conceitual da Teoria Quântica, seus aspectos operacionais e suas perspectivas históricas e epistemológicas. 1.2.2. ESPECÍFICOS: • Propiciar aos alunos a aquisição de uma sólida habilidade para equacionar matematicamente e resolver problemas relacionados com teoria quântica, fazendo uso extensivo e ilustrativo dos conceitos de equações diferenciais e problemas com valores de contorno aprendidos nas disciplinas afins. • Oferecer uma perspectiva histórica da evolução dos conceitos sobre o átomo, oportunizando aos estudantes que compreendam a física quântica como uma construção humana, inevitavelmente inserida nos contextos histórico, político, econômico, ideológico e social. • Discutir problemas de ensino-aprendizagem relacionados com estes conceitos, focando a futura atividade de ensino dos licenciados. • Associar o conteúdo da disciplina com modernas metodologias e estratégias do ensino da Física, tais como simuladores e modelagem para ensino de Estrutura da Matéria. • Incentivar a produção de material instrucional envolvendo o conteúdo da disciplina. • Possibilitar ao aluno a relação entre os conteúdos da disciplina com a sua prática no ensino PROGRAMA: 1. Capítulo 1 – Os Primórdios da Física Moderna 2. Capítulo 2 – Radiação de Corpo Negro 3. Capítulo 3 – Efeito Fotoelétrico 4. Capítulo 4 – Efeito Compton 5. Capítulo 5 – O Átomo de Bohr 6. Capítulo 6 – Comprimento de Onda de De Broglie 7. Capítulo 7 – Equação de Schrodinger 8. Capítulo 8 – Aplicações da Equação de Schrodinger 9. Capítulo 9 – O Princípio da Incerteza e o Spin do Elétron 10. Capítulo 10 – Interpretações da Mecânica Quântica CALENDÁRIO 2017/2 Datas Abertura Estruturação das Atividades Cronograma de Atividades/ Ferramentas da NetAula Data de Encerramento Cronograma de Atividades/ Articulação com as Atividades Práticas 31/07/2017 Espaço destinado à interação grupal, bate papo informal, dicas de leituras, filmes, etc, com a dinamização do tutor virtual. Espaço Geral da Disciplina Fórum de Integração 23/12/2017 Espaço para tirar dúvidas da condução da disciplina e ambiente. Espaço Geral da Disciplina Fórum de Dúvidas 23/12/2017 Disponibilização do Plano de Ensino e Aprendizagem do aluno. Espaço Geral da Disciplina Biblioteca 23/12/2017 Disponibilização dos materiais didáticos e de apoio. Materiais Didáticos 23/12/2017 Biblioteca Espaço para discussão de conteúdo: Construção de uma atividade envolvendo o conteúdo dos 5 primeiros capítulos: estudos de casos, pesquisas de campo, artigos fundamentais da disciplina, entre outros recursos. Unidade de Grau 1 Fórum de Conteúdo 1 25/09/2017 04/08/2017 Primeira Atividade Avaliativa: uma questão discursiva postada na ferramenta avaliação, envolvendo os capítulos 1, 2 e 3 da disciplina. (valor 3 – pode ser outro valor, desde que complete 6 pontos com a 2ª parte discursiva do G1). Unidade de Grau 1 Ferramenta Avaliação: Questão Discursiva 1 04/09/2017 05/09/2017 Segunda Atividade Avaliativa Objetiva de G1. Unidade de Grau 1 Ferramenta de Avaliação: Prova Objetiva de G1 25/09/2017 25/09/2017 Espaço para discussão de conteúdo: Construção de uma atividade envolvendo o conteúdo dos 5 últimos capítulos: estudos de casos, pesquisas de campo, artigos fundamentais da disciplina, entre outros recursos. Unidade de Grau 1 Fórum de Conteúdo 2 23/12/2017 29/09/2017 Encerramento do prazo para correção e liberação da nota da Discursiva 1. Unidade de Grau 1 Ferramenta de Avaliação: questão/discursiva --- 25/09/2017 Terceira Atividade Avaliativa: uma questão discursiva postada na ferramenta avaliação, envolvendo os capítulos 4, 5 e 6 da disciplina. (valor 3 – pode ser outro valor, desde que complete 6 pontos com a 1ª parte discursiva do G1). Unidade de Grau 1 Ferramenta Avaliação: Questão discursiva 2 16/10/2017 28/09/2017 Liberação das notas e do gabarito da Atividade Avaliativa Objetiva de G1. Unidade de Grau 1 Ferramenta de Avaliação: questão/objetiva --- 07/11/2017 Encerramento do prazo para correção e liberação da nota da Discursiva 2. Unidade de Grau 1 Ferramenta de Avaliação: questão/discursiva --- 17/10/2017 Atividade Avaliativa Objetiva de G2. Unidade de Grau 2 Ferramenta de Avaliação: Prova objetiva de G2 06/11/2017 08/11/2017 Liberação das notas e do gabarito da Atividade Avaliativa Objetiva de G2. Unidade de Grau 2 Ferramenta de Avaliação: questão/objetiva --- 08/11/2017 ENVIO DE NOTAS AO AUTOATENDIMENTO De 13/11/2017 a 09/12/2017 Prova G2 Presencial OBJETIVA – Valor: 8.0 pontos Esta avaliação é de caráter objetivo, cumulativo, individual e presencial de acordo com as Orientações Gerais de Avaliação. De 11/12/2017 a 23/12/2017 AVALIAÇÃO SUBSTITUTIVA: Esta avaliação é de caráter objetivo, cumulativo, individual e presencial de acordo com as Orientações Gerais de Avaliação. 6 PROCESSO METODOLÓGICO: O processo metodológico de desenvolvimento das disciplinas ocorrerá através de estratégias de ensino-aprendizagem na modalidade a distância e presencial – modelo híbrido subsidiadas por: 1. Plano de Ensino-Aprendizagem: planejamento completo da proposta de trabalho a ser desenvolvida na disciplina: ementa da disciplina, objetivos gerais e específicos, objetivos do curso, competências e habilidades, programa, cronograma de atividades, processo metodológico, processo de avaliação, bibliografias básicas e complementares, leituras e sites recomendados e textos fundamentais para a disciplina. 2. Sala de Integração: ambiente virtual de interlocução e postagens entre os professores da disciplina, tutores virtuais e os orientadores dos Polos. 3. Fórum de Integração: espaço para participação e apresentação do aluno em interação com o professor e tutor virtual da disciplina e colegas, bem como socialização de experiências acadêmicas e profissionais. 4. Fóruns: espaço destinado à interlocução entre o professor, tutor virtual e os alunos com objetivo de ser um espaço dedebate sobre os estudos propostos na disciplina através de debates, reflexões e atividades. Os alunos deverão observar as orientações dadas pelo professor da disciplina e atender a proposta pedagógica de trabalho no que se refere às postagens solicitadas/planejadas. 5. E-mails, Avisos e Murais: ferramentas destinadas às comunicações entre professor, tutores virtuais e alunos. 6. Boletins Semanais: recurso para comunicação de avisos e organização da agenda semanal de trabalho. 7. Biblioteca Virtual: espaço destinado à disponibilização de materiais fundamentais ao desenvolvimento da disciplina, bem como subsídios complementares que venham a qualificar o processo ensino e aprendizagem. 8. Encontros Presenciais: encontro presencial entre orientador e alunos nos Polos para o desenvolvimento da proposta de trabalho planejada pelo professor da disciplina Ulbra/NetAula. 9. Autoavaliação: espaço para que os alunos se avaliem frente ao processo ensino-aprendizagem. 10. Avaliação da Disciplina: espaço destinado à apreciação dos alunos quanto à proposta pedagógica da disciplina, metodologia, interações e materiais. 11. Leituras: as leituras indicadas deverão ser cumpridas no período em que ocorre a disciplina, conforme orientação do professor. Além dos textos disponíveis na Bibliografia Básica, o aluno terá acesso a leituras complementares, disponibilizadas na Biblioteca Virtual a fim de aprofundar seus estudos interativamente com o grupo. 12. Reflexões e discussões: após as leituras, espera-se que os alunos identifiquem os conceitos-chave, ideias e questões. Esses itens formarão a base para a discussão on line – fóruns sociais e norteadores. Os alunos poderão ampliar as questões que estão sendo discutidas e sugerir leituras complementares. 13. Exercícios teóricos e práticos: exercícios planejados para complementar, ampliar e organizar a aprendizagem que serão disponibilizados ao longo do módulo. Estes exercícios poderão ser individuais ou em grupo conforme a orientação determinada pelo professor tutor da disciplina. 7 14. Análise de textos: análise de textos (crônicas, reportagens de jornais e revistas, contos, letras de músicas, entre outros) que deverão ser explorados criticamente. 15. Pesquisa de campo: serão disponibilizadas, conforme a especificidade da disciplina, tarefas que envolvam pesquisas de campo, ou seja, inserção em determinados ambientes institucionais, onde o aluno deverá coletar dados referentes a determinados conteúdos teóricos estudados. 16. Pesquisas teóricas: serão disponibilizadas, conforme a especificidade da disciplina, tarefas que envolvam pesquisas bibliográficas. A apresentação deverá obedecer à metodologia científica (normas da ABNT). 17. Videocine (se necessário): o professor da disciplina poderá fazer indicação de filmes, documentários ou pequenos filmes e disponibilizar na biblioteca virtual com o intuito de análise ou problematização dos conteúdos trabalhados. Orientações Gerais de Avaliação A avaliação está compreendida no seguinte sistema: a) G1 - totalmente respondida através da plataforma NetAula, a partir da seguinte composição: - 60% do valor do grau em atividades de caráter discursivo postadas na ferramenta avaliação. Esta avaliação, resguardando as especificidades de cada disciplina, deverá ter os seis pontos distribuídos em, no mínimo, duas questões discursivas, que devem ser postadas em tarefas distintas. A primeira atividade terá o seu prazo de término até a quinta semana de aula e a última com o prazo de término até a nona semana de aula. Valor da avaliação 6,0 pontos – O prazo de correção e atualização do sistema ensino será de 7 a 15 dias após o encerramento da atividade. - 40% do valor do grau em caráter objetivo, com no mínimo 10 questões com auto-correção, abrangendo todo o conteúdo, postadas na ferramenta avaliação. Valor da avaliação 4,0 pontos. b) G2 – é composta por duas avaliações, nos seguintes moldes: - Uma avaliação na plataforma NetAula, com o valor de 20% do grau Esta avaliação deverá ser, preferencialmente, de caráter objetivo, postada na ferramenta avaliação. Valor da avaliação 2,0 pontos. - Uma prova presencial objetiva, com o valor de 80% do grau. Prova na folha de correção Limite de aplicação – décima semana. Valor da avaliação 8,0 pontos. c) Substituição de Grau – prova substitutiva de caráter objetivo, cumulativa de conteúdo, a ser realizada na forma presencial. O grau final resulta da média ponderada entre o G1, com peso 10 e o G2, com peso 10 multiplicado por dois com a soma dividida por três (G1 + G2 x 2)/3 =). A avaliação da aprendizagem é expressa numericamente numa escala de zero (0) a dez (10). Tanto o G1 quanto o G2 e a Substituição de Grau são cumulativos, abrangendo toda a matéria. - A prova de substituição será totalmente objetiva e presencial, podendo substituir tanto o G1 como o G2. - Os TCCs são expressos com grau final. - As disciplinas de Regime Especial de Matrícula (REM) e Regime Especial de Recuperação (RER) seguem a nova estrutura de avaliação descrita neste texto: (G1 + G2 x 2)/3. Será considerado aprovado o aluno que alcançar na média ponderada entre os dois graus, G1 e G2, nota igual ou superior a seis 8 (6,0). O aluno que obteve aproveitamento inferior a seis (6,0) na média ponderada entre os dois graus tem direito a realizar prova cumulativa de recuperação para substituir um grau. Os resultados das avaliações são comunicados eletronicamente por meio do sistema de autoatendimento, que deverá ser acessado pelo aluno a fim de verificar suas notas. TEXTOS FUNDAMENTAIS PARA A DISCIPLINA: Livro-texto (material impresso entregue), vídeo aulas, textos entregues pelo tutor, material disponibilizado na plataforma (biblioteca virtual). BIBLIOGRAFIA BÁSICA: EISBERG, R. e RESNIK, R. Física Quântica, 4ª edição, Ed. Campus LTDA, Rio de Janeiro, 7ª edição, 1998. TIPLER, Paul A. & Llewellyn, Ralph A. “Física Moderna”. Ed. LTC., 3ªed, 2001. UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL. Mecânica Quântica. Canoas: ULBRA, 2016. BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR: FEYNMAN, R. P., LEIGHTON, R. B., SANDS, M., Lições de Física de Feynman Vol.3, Porto Alegre: ArtMed, 2008. NUSSENZVEIG, H. Moysés, Curso de Física Básica, vol. 4, Editora Edgard Blücher LTDA. São Paulo, 1ª edição, 1998. PESSOA, Jr., Osvaldo. Conceitos de Física Quântica. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2006. MONTENEGRO, Roberto Luiz; PESSOA, Jr., Osvaldo. Interpretações da Teoria Quântica e as Concepções dos Alunos do Curso de Física. Investigações em Ensino de Ciências, v. 7, n. 2, maio 2002. Disponível em <http://www.if.ufrgs.br/ienci/artigos/Artigo_ID84/v7_n2_a2002.pdf>. NUNES, Anderson Lupo. A Física Quântica para Todos. In: Atas do XVII SNEF, São Paulo : SBF, 2007. Disponível em 9 <http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xvii/sys/resumos/T0071-1.pdf>. Acesso em 4 abr. 2008 LEITURAS E SITES: 1. Universidade do colorado - http://phet.colorado.edu/pt_BR/ 2. Plataforma Maplesoft: http://www.maplesoft.com/index.aspx 3. http://www.fisica-interessante.com 4. Companion Website da Pearson 5. Giacaglia, G. E. O., Curso Interativo de Física, 2002-2003 6. http://pt.wikipedia.org/wiki/Mecânica_quântica 7. http://pt.wikipedia.org/wiki/Interpretações_da_mecânica_quântica 8. http://pt.wikipedia.org/wiki/Paradoxo_EPR 9. http://pt.wikipedia.org/wiki/Computador_quântico