ENTANGLEMENT AND NONLOCALITY IN QUANTUM THEORY: A HIGH SCHOOL APPROACH THROUGH INVESTIGATION AND PEER INSTRUCTION
Uma Perspectiva via Investigação e Instrução por Pares para o Ensino Médio
DOI:
https://doi.org/10.26512/rpf.v10i1.60203Keywords:
Entanglement. Causality. POE. Peer instruction.Abstract
The recent advances in quantum technologies and the growing discussions on entanglement and nonlocality have sparked increasing interest in bringing modern physics concepts into high school education, connecting students with the foundations of contemporary science. In this context, it becomes essential to propose teaching approaches that enable a conceptual and investigative understanding of these traditionally abstract phenomena in an accessible way. Hence,
this article presents a proposed teaching sequence (TS) for high school, focusing on the concepts of quantum entanglement, nonlocality, and fundamental aspects of special relativity. Using the Predict-Observe-Explain (POE) and Peer Instruction/Just-in-time teaching methodologies, the proposal aims to engage students through investigative and interactive activities. The sequence consists of five 50-minute sessions. Supported by videos, simulations, and group discussions, experiments such as the Stern-Gerlach setup, spacetime diagrams, and the EPR paradox are explored, enabling a meaningful and accessible connection between quantum mechanics and relativity. It is expected that the proposal will contribute to the development of students' critical thinking and conceptual understanding of fundamental phenomena in contemporary physics.
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References
ALENCAR, G. et al. Paradoxos da relatividade. Revista Brasileira de Ensino de Fsica, v. 45, p. e20230058, 2023.
AMARAL, B.; BARAVIERA, A. T.; CUNHA, M. O. T. Mecânica Quântica para Matemáticos em Formação. Rio de Janeiro: IMPA, 2011. ISBN 978-85-244-327-9.
ARAUJO, I. S.; MAZUR, E. Instrução pelos colegas e ensino sob medida: uma proposta para o engajamento dos alunos no processo de ensino-aprendizagem de física. Caderno brasileiro de ensino de física. Florianópolis. Vol. 30, n. 2 (ago. 2013), p. 362-384, 2013.
AUTREMENT, L. P. Spin: Stern and Gerlach experiment. 2026. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=rg4Fnag4V-E>. Acesso em — acesso em 11 de fevereiro de 2026.
BALLENTINE, L. E. Quantum mechanics: a modern development. repr. Singapore: World Scientific, 2010. ISBN 9789810241056.
BELL, J. S. On the Einstein Podolsky Rosen paradox. Physics Physique Fizika, v. 1, n. 3, p. 195–200, 1964.
BELL, J. S. On the Problem of Hidden Variables in Quantum Mechanics. Reviews of Modern Physics, v. 38, n. 3, p. 447–452, 1966.
BORN, M.; HEISENBERG, W.; JORDAN, P. Zur Quantenmechanik. II. Zeitschrift für Physik, v. 35, n. 8-9, p. 557–615, 1926.
BORN, M.; JORDAN, P. Zur Quantenmechanik. Zeitschrift für Physik, v. 34, n. 1, p. 858–888, 1925.
BORN, M. . H.; EINSTEIN, A. The Born-Einstein Letters. London: Macmillan, 1971.
BROCKINGTON, G.; PIETROCOLA, M. Serão as regras da transposição didática aplicáveis aos conceitos de física moderna? Investigações em Ensino de Ciências, v. 10, n. 3, p. 387–404, 2005.
CARUSO, F.; FREITAS, N. de. Física moderna no ensino médio: o espaço-tmepo de Einstein em tirinhas. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 26, n. 2, p. 355–366, 2009.
CARVALHO, A. M. P. de. Fundamentos teóricos e metodológicos do ensino por investigação. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências, v. 18, n. 3, p. 765–794, 2018.
CROUCH, C. H. et al. Peer instruction: Engaging students one-on-one, all at once, in Research-Based Reform of University Physics. 1. ed. Editado por E. F. Redish and P. J. Cooney, College Park: American Association of Physics Teachers, 2007.
CUNHA, M. O. T. Noções de Informação Quântica. Rio de Janeiro: Associação Instituto Nacional de Matemática Pura e Aplicada, 2021.
EINSTEIN, A.; PODOLSKY, B.; ROSEN, N. Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? Physical Review, v. 47, p. 777–780, 1935.
GAIO, L. M.; BARROS, D. R. T. de; RIZZUTI, B. F. Grandezas físicas multidimensionais. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 41, p. e20180295, 2019.
GALVãO, L. Q.; ROSA, S. E. D.; CRUZ, C. Possibilidades e Desafios da Inserção da Computação Quântica no Ensino Médio. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 46, p. e20240213, 2024.
GitHub. FlashBrowser. 2026. Disponível em: <https://github.com/radubirsan/FlashBrowser> — acesso em 10 de fevereiro de 2026
GRIFFITHS, D. J. Introduction to quantum mechanics. Englewood Cliffs (N.J.): Prentice Hall, 1995. ISBN 9780131244054.
GROSSI, R. et al. One Hundred Years Later: Stern-Gerlach Experiment and Dimension Witnesses. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 45, p. e20220227, 2023.
HEISENBERG, W. über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen. Zeitschrift für Physik, v. 33, n. 1, p. 879–893, 1925.
Jornal da Unesp. Unesco celebra 2025 como o Ano Internacional da Ciência e Tecnologia Quânticas. 2025. Disponível em: <https://jornal.unesp.br/2025/02/04/unesco-celebra-2025-como-o-ano-internacional-da-ciencia-e-tecnologia-quanticas/> acesso em 28 de abril de 2025.
JÚNIOR, G. F. V.; COSTA, R. P. S.; RIZZUTI, B. F. Grandezas físicas unidimensionais. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 40, 2018.
KARAM, R. A. S.; CRUZ, S. M. S. D. S.; COIMBRA, D. Relatividades no ensino médio: o debate em sala de aula. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 29, p. 105–114, 2007.
LESCHE, B. Teoria da Relatividade. São Paulo: Livraria da Física, 2005.
MAZUR, E. Peer Instruction: A User’s Manual. [S.l.]: Prentice Hall, 1997.
Minkowski Spacetime. Minkowski spacetime simulator by Wolfram demonstrations project. 2026. Disponível em: <https://demonstrations.wolfram.com/MinkowskiSpacetime/>. Acesso em 11 de fevereiro de 2026.
Minkowski spacetime simulator. Minkowski spacetime simulator. 2026. Disponível em: <http://www.trell.org/div/minkowski.html>.
NETO, R. A. D. C.; JÚNIOR, O. F.; SILVA, J. L. P. B. Improving students’ meaningful learning on the predictive nature of quantum mechanics. Investigações em Ensino de Ciências, v. 14, n. 1, p. 65–81, 2009.
NIELSEN, M. A.; CHUANG, I. L. Quantum computation and quantum information. Cambridge, New York: Cambridge University Press, 2010.
OSTERMANN, F. et al. Uma abordagem conceitual e fenomenológica dos postulados da física quântica. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 29, p. 831–863, 2012.
PASTORI, F. Plickers: Como usar a Ferramenta passo a passo. 2026. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=3Got8PtLXuc>. Acesso em 11 de fevereiro de 2026.
PATTERSON, Z. An Introduction to Quantum Phenomena: A Conceptual Instructional Sequence. The Physics Teacher, v. 63, n. 3, p. 161–164, 2025.
PhET Colorado. Experimento de Stern-Gerlach. 2026. Disponível em: <https://phet.colorado.edu/pt/simulations/stern-gerlach> – acesso em 10 de fevereiro de 2025.
PIETROCOLA, M. et al. Física em contextos: pessoal, social e histórico. Volume 3. 1. ed. São Paulo: FTD SA, 2010.
PLICKERS. Aplicativo Plickers. 2026. Disponível em: <https://www.plickers.com>. Acesso em 11 de fevereiro de 2026.
RENN, J. A física clássica de cabeça para baixo: como Einstein descobriu a teoria da relatividade especial. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 27, p. 27–36, 2005.
ROCHA, A. N.; RIZZUTI, B. F.; MOTA, D. S. Transformações de Galileu e de Lorentz: um estudo via teoria de grupos. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 35, n. 4, p. 4304, 2013.
ROCHA, C. R. Inserindo conceitos e princípios de mecânica quântica no ensino médio: estados quânticos e superposição linear de estados. Dissertação (Tese de Doutorado em Ensino de Física) — Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, 2015.
SASAKI, D.; JESUS, V. d. Avaliação de uma metodologia de aprendizagem ativa em óptica geométrica através da investigação das reações dos alunos. Revista Brasileira de Ensino de Física, SciELO Brasil, v. 39, n. 2, p. e2403, 2017.
SILVA, A. C. D.; ALMEIDA, M. J. P. M. D. Física quântica no ensino médio: o que dizem as pesquisas. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 28, n. 3, p. 624–652, 2011.
STADERMANN, H. K. E.; BERG, E. van den; GOEDHART, M. J. Analysis of secondary school quantum physics curricula of 15 different countries: Different perspectives on a challenging topic. Physical Review Physics Education Research, v. 15, n. 1, p. 010130, 2019.
The Nobel Prize - Press release. Nobel Prize in Physics 2022. 2022. Disponível em: <https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2022/press-release/> – acesso em 28 abril 2025.
VALLE, V.; RIZZUTI, B. From Rotations to Unitaries: Reversible Quantum Processes and the Emergence of the SU(2)SO(3) Homomorphism. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 48, p. e20250374, 2026.
WAGNER, R.; LIMA, N. W.; DUARTE, S. Uma reconstrução didática da apresentação original do Teorema de Bell: Sobre o Paradoxo de Einstein, Podolsky e Rosen. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 44, p. e20220116, 2022.
WERNER, R. F. Quantum states with Einstein-Podolsky-Rosen correlations admitting a hidden-variable model. Physical Review A, v. 40, n. 8, p. 4277–4281, 1989.
WHITE, R.; GUNSTONE, R. Probing Understanding. New York: Routledge, 1992. ISBN 9780750700474.
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