FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA NO ENSINO MÉDIO: DIFICULDADES E POSSIBILIDADES PARA SEU ESTABELECIMENTO NA CULTURA ESCOLAR EM FÍSICA

## FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA NO ENSINO MÉDIO: DIFICULDADES E POSSIBILIDADES PARA SEU ESTABELECIMENTO NA CULTURA ESCOLAR EM FÍSICA

## MODERN AND CONTEMPORARY PHYSICS IN SECONDARY SCHOOL: DIFFICULTIES AND POSSIBILITIES FOR ITS ESTABLISHMENT IN THE SCHOOL CULTURE IN PHYSICS

## Tony Marcio Groch 1 , Ivanilda Higa 2

1 UFPR/PPGE, Universidade Positivo, Colégio Estadual do Paraná, tomagro@yahoo.com.br 2 UFPR//PPGE/DTPEN, ivanilda@ufpr.br

## Resumo

A importância da abordagem de temas de Física Moderna e Contemporânea (FMC) no Ensino Médio (EM) é consenso entre os professores e pesquisadores da área de Ensino de Física, com reflexos inclusive nas orientações curriculares oficiais nacionais e estaduais, que sinalizam para que tais conteúdos sejam ensinados no EM. Embora com dificuldades, práticas docentes no ensino de FMC estão ocorrendo em algumas salas de aula, sob os mais diferentes enfoques. O objetivo deste trabalho foi estudar como essas práticas são desenvolvidas no cotidiano escolar, utilizando o referencial de Transposição Didática (TD) de Chevallard (1997) e o de Cultura Escolar de Forquin (1993). Buscou-se identificar os elementos da criatividade e operacionalidade didática presentes em práticas desenvolvidas por um professor de Física no EM, compreendendo que estes são elementos importantes para o estabelecimento de uma terapêutica didática.

Palavras-chave : Ensino de Física, Física Moderna e Contemporânea, práticas docentes, cultura escolar, transposição didática.

## Abstract

The importance of teaching Modern and Contemporary Physics (MCP) in Secondary School (SS) is a consensus among teachers and researchers in Physics Education, with effects in the official curriculum guidelines, which have indicated that these themes are taught in SS. Although with difficulties, teaching practices on MCP are occurring in some classrooms, under many different approaches. The aim of this work was to study how these practices are developed in school life, using the framework of Didactic Transposition (DT) of Chevallard (1997) and the School Culture of Forquin (1993). Sought to identify elements of creativity and didactic operability present in practices developed in HS, realizing that these are important for establishing a didactic therapeutic.

Keywords : Physics Teaching, Modern and Contemporary Physics, teaching practices, school culture, didactic transposition.

## Introdução

Várias são as justificativas registradas na literatura da área de ensino de física acerca da necessária atualização curricular no EM, com o desenvolvimento de práticas pedagógicas em FMC (OSTERMANN e MOREIRA, 2000). Entretanto, apesar de existirem muitas pesquisas sendo desenvolvidas sobre esta temática, parece que tais conteúdos ainda não passaram por uma efetiva implementação em sala de aula, ou seja, ainda não fazem parte da Cultura Escolar do ensino de física de uma forma ampla.

A literatura da área tem registrado dificuldades de diversas ordens para esta atualização curricular, tais como a formação inicial e continuada dos professores; as condições de trabalho; o contexto escolar, os problemas políticos e econômicos, as orientações curriculares escolares e o próprio teor das pesquisas (PENA, 2008; REZENDE JUNIOR, 2001; OSTERMANN e MOREIRA, 2000), além da falta de materiais didáticos adequados ao EM (REZENDE JUNIOR, 2001).

Pesquisadores da área têm desenvolvido e analisado propostas didáticas em sala de aula, tais como Siqueira (2006) em partículas elementares e Karam et al (2007) com relatividades; entre outros importantes trabalhos. Além destes trabalhos, desenvolvidos geralmente por pesquisadores vinculados a programas de pósgraduação, percebe-se que, ainda que muitas vezes de forma experimental e não muito sistematizada, alguns professores de Física tem se arriscado e ousado abordar os conteúdos de FMC em suas aulas. Segundo Ostermann e Moreira (2000) a maioria dos trabalhos que avaliam propostas didáticas ocupa-se da organização do conteúdo e do rigor científico, havendo a necessidade de investigar os processos conduzidos dentro de sala de aula, como estes se estruturam e condicionam a aprendizagem.

Para que estas práticas pedagógicas em FMC passem a fazer parte da cultura escolar de física, é necessário que ocorra uma Transposição Didática, na qual estejam presentes características importantes como a criatividade, operacionalidade e terapêutica didática. Neste sentido, a pesquisa aqui apresentada tem como objetivo estudar uma prática pedagógica em FMC desenvolvida por um professor do Ensino Médio. Tomando como referencial a cultura escolar de Forquin (1993) e elementos da Teoria da Transposição Didática, busca-se compreender as possibilidades e dificuldades enfrentadas para que iniciativas como estas passem a fazer parte da cultura escolar do ensino de Física.

## Cultura Escolar e Transposição Didática

Nos múltiplos significados que a cultura pode apresentar, observa-se que o contexto social é predominante na atualidade. Neste trabalho, concebemos cultura ligada à educação, nos apropriando das palavras de Forquin (1993), segundo o qual 'a educação não é nada fora da cultura e sem ela' (p.14). Dentro deste referencial, Forquin (1993) ressalta três diferentes dimensões que relacionam cultura e escola: Cultura na escola, cultura da escola e cultura escolar.

A cultura na escola reflete os elementos culturais de uma determinada sociedade, e terá reflexos tanto na cultura da escola como na cultura escolar. Esta dimensão da cultura é trazida pelos alunos e professores, mas também pelo entorno escolar. Não se pode deixar de ter reconhecida a sua existência, uma vez que ela deve ser conhecida e utilizada dentro da escola. Cada escola tem suas

características próprias, portanto a cultura da escola é o conjunto de 'características de vida próprias, seus ritmos e ritos, sua linguagem, seu imaginário, seus modos próprios de regulação e de transgressão, seu regime próprio de produção e de gestão de símbolos' (FORQUIN, 1993, p. 167).

As características próprias das escolas, como o tempo escolar organizado em hora-aula, onde o professor necessita organizar o ritmo de seu conteúdo, a seriação, a linguagem característica, são fatores que organizam como um determinado conteúdo/tema tem que ser trabalhado. Este é um conceito unificador da cultura, quando relacionado com a escola, e é utilizado por Forquin (1993) como cultura escolar , sendo este o conceito que adotaremos para melhor compreender as práticas docentes em FMC. Nesse sentido, pode-se considerar que os conceitos da Física Moderna e Contemporânea (FMC) ainda não possuem uma organização dentro dessa cultura, e que se faz ainda necessário encontrar seus meios próprios, organizados dentro do tempo didático e linguagem apropriada à cultura do ensino de Física.

Outro referencial que nos guia é o conceito de Transposição Didática (Chevallard, 1997), composta por três estatutos ou patamares de saber: o savoir savant (o saber sábio), savoir a enseigner (saber a ensinar) e o savoir enseigné (saber ensinado). De forma sintética, o saber sábio é aquele elaborado pelos intelectuais e cientistas; produto da atividade científica, que é tomado como referência da disciplina escolar. O saber a ensinar configura como se apresentam os conteúdos dos materiais e dos livros didáticos, sendo a parte específica dos professores e que está diretamente relacionada à didática e à prática de condução de sala de aula. Este é um dos grandes desafios do professor para realizar esta transposição, pois terá que adaptar os conteúdos curriculares de acordo com aspectos da cultura escolar. Finalmente, o saber ensinado é aquele que de alguma forma foi recebido pelo aluno mediante as adaptações e as transposições feitas pelos cientistas e pelos professores.

Um saber também deve ter Operacionalidade , pois se o mesmo não for 'prático' no sentindo literal da palavra, este não se efetivará na escola, devido às condições concretas nas escolas, muitas vezes desfavoráveis ao trabalho pedagógico. Um saber é considerado operacional quando é capaz de ser apresentado em exercícios, atividades e tarefas, possibilitando uma avaliação mais objetiva, com mais possibilidade de ser transposto, e consequentemente tornandose parte da cultura escolar. Outra característica que definirá o sucesso de uma prática pedagógica é a criatividade didática , pois não basta que o professor utilize recursos adaptados de outro nível de ensino, ou de outras práticas desenvolvidas. O professor deve criar estratégias e materiais didáticos que atendam a sua realidade escolar, condizente com o conhecimento científico, com o cotidiano do aluno, do professor e da escola. A criatividade didática caracteriza-se por atividades e áreas de estudo que são produzidas para o ensino, não possuindo equivalente à ciência de referência, sendo uma atribuição que possibilita que a cultura escolar se efetive.

Somente permanece aquele saber que se adaptou ao ambiente escolar. Quando estas características são reconhecidas na prática pedagógica, poderá ocorrer o que é chamado de terapêutica didática , como um 'selo de qualidade' do saber a ensinar, ou seja, que esta prática seja inserida definitivamente no currículo escolar, não sendo mais uma experiência isolada e, sim, uma prática recorrente.

## Metodologia de pesquisa

A pesquisa é de cunho qualitativo, desenvolvida a partir de um estudo de caso. Os instrumentos para construção dos dados foram duas entrevistas semiestruturadas com um professor e observações de aulas. A entrevista inicial visava identificar sequencias didáticas em FMC que estivessem sendo desenvolvidas em escolas e que mostrassem certa terapêutica didática. Tendo identificado que o professor P desenvolvia uma prática com esta característica (a Sequência Didática sobre Fissão e Fusão Nuclear - SDFFN), foi realizada a gravação destas aulas, e após foi feita uma segunda entrevista semiestruturada. P é licenciado em Física e possuía, à época do desenvolvimento desta pesquisa, 10 anos de docência, com uma carga semanal de 40horas/aula, tendo trabalhado sempre nesta mesma escola.

## A proposta de ensino na sala de aula

A proposta de ensino desenvolvida por P foi inspirada no artigo de Samagaia e Peduzzi (2004), artigo este que P conheceu em um curso de extensão. O artigo apresenta um módulo de ensino produzido, testado e analisado, problematizando um evento importante vinculado à Física moderna: o desenvolvimento e utilização das bombas nucleares que destruíram Hiroshima e Nagasaki. A proposta é desenvolvida sob a perspectiva do enfoque CTS (Ciência, Tecnologia e Sociedade), através de uma situação problema propiciada pela técnica do RPG ( Role Playing Game ou Jogo de Interpretação de Papéis).

A proposta de Samagaia e Peduzzi (2004) foi desenvolvida em 16 aulas de ciências na 8ª série do Ensino Fundamental. A questão central envolveu a decisão quanto ao investimento de uma verba para o desenvolvimento do Projeto Arbetritz, que visava a construção de uma superbomba, acelerando o término de um conflito de grandes proporções entre países. Para essa importante decisão foram organizadas comissões: CETODES (Comissão Especial para Tomada de Decisões Estratégicas); Cientistas contrários e Cientistas favoráveis ao Projeto Arbetritz; Jornalistas e os Organizadores. Durante a realização do julgamento, ocorreu a explanação oral dos membros do CETODES, apresentando e justificando sua decisão final, com uma vitória arrasadora a favor da continuidade do Projeto Arbetritz.

A proposta de P por sua vez envolveu 5h/aula no 2º ano do Ensino Médio. Na primeira aula ele propõe que os alunos assumissem que não estavam em 2011, mas sim em 1939, destacando que os recursos tecnológicos atuais não existiam e comunica que o nosso país, hipotético, está em guerra contra outro país, havendo a necessidade de produção de artefatos bélicos. Levanta a discussão de que é necessário desenvolvermos uma tecnologia bélica, e pergunta aos alunos quais formas de energia eles conheciam, obtendo como respostas as seguintes: eólica, térmica, nuclear, química, biológica e solar. P inicia então a discussão: qual destas formas poderia dar vantagens bélicas, ou seja, produziria maior efeito no local, de forma que nosso país não sofresse efeitos da arma feita a partir do uso dessa energia? Foram discutidas a eficácia e possíveis efeitos de cada forma de energia, restando a energia nuclear como a mais eficiente aos objetivos almejados.

A turma é então dividida em quatro grupos, representando: Grupos 1 e 2: alunos a favor e contra o uso da energia nuclear respectivamente; Grupo 3:

jornalistas e Grupo 4: comissão que tomará a decisão do uso ou não desta energia. P explica qual a função de cada grupo: o Grupo 1 deverá reunir argumentos para convencer o Grupo 4 sobre o uso da energia nuclear para o desenvolvimento de uma nova arma; o Grupo 2 deverá fazer o oposto. O Grupo 3 deve reunir informações para questionar os grupos 1 e 2, porém sem tomar partido de um ou outro lado. Já o Grupo 4 será responsável pela tomada de decisão sobre a utilização da energia nuclear para o desenvolvimento de armamentos.

Na segunda aula os grupos deveriam trazer os materiais coletados, porém apenas os 'jornalistas' e a 'comissão' os trouxeram. O grupo 'a favor' conversa sobre assuntos não pertinentes à prática, e em determinado momento P (que circulava em cada grupo perguntando e orientando) solicita que eles se organizem. Os 'jornalistas' decidem fazer um levantamento de opinião sobre o uso da energia nuclear e começa a ouvir os grupos 'a favor' e 'contra', porém sem muito sucesso, já que estes estão apáticos. O grupo 4 foi o que mais material trouxe, inclusive materiais na forma digital e utilizando o computador, analisaram e discutiram sobre o levantamento realizado.

A terceira aula foi semelhante à anterior, entretanto a equipe contrária à utilização da energia nuclear começa a se recuperar graças à liderança de alguns membros, que trazem material para discutir. O grupo 'a favor' continua sem atitude, e professor os alerta que eles precisam se organizar. No final P destaca que na próxima aula o grupo 'a favor' e o grupo 'contra' deverão apresentar suas defesas e o grupo de jornalistas deve fazer uma breve apresentação.

Na quarta aula , o grupo 'a favor' inicia a apresentação. A equipe estava desmotivada, não preparou materiais, fazendo a leitura de pequenas anotações superficiais. Abriu-se espaço para que o grupo 'contra', os jornalistas e o grupo que iria decidir pela utilização ou não da bomba nuclear, fizessem seus questionamentos. As respostas se basearam em suposições, sem embasamento técnico, apenas dois membros participaram ativamente das respostas aos grupos. O grupo 'contra' também não teve uma apresentação com muitos detalhamentos, mas se fixaram na argumentação da contaminação radioativa e dos altos custos que poderiam ocasionar em um país já convulsionado pela guerra.

A quinta aula foi reservada ao grupo dos jornalistas, para que apresentassem seus argumentos, percebendo-se que estavam tendendo à não construção da bomba nuclear. Abriu-se então o debate no qual P apenas intervinha para organizar as perguntas e respostas. Este processo durou cerca de 25 minutos, havendo tempo para a discussão entre os membros que tomariam as decisões. Estes saíram ao corredor e tomaram sua decisão sem discutir profundamente, mas destacando a questão do custo e da contaminação nuclear. Voltaram à sala e comunicaram a decisão à turma, o que não causou grande repercussão uma vez que os alunos, pelo andamento das discussões, pareciam esperar esta decisão de não construção da bomba nuclear. P então encerrou a aula destacando a pouca participação da turma e que esperava um trabalho melhor. Lembrou que na próxima aula eles deveriam entregar um relatório sobre a atividade, o que comporia a avaliação deles.

## Resultados

## A proposta de ensino em ação: dificuldades e possibilidades

Diversos elementos podem ser destacados acerca das ações do professor na transformação da proposta de ensino 'original' para adequá-la à sua realidade. A proposta de Samagaia e Peduzzi (2004) foi desenvolvida em 16h/aulas no Ensino Fundamental, porém o professor a adaptou para 5h/aula, para o segundo ano do EM. A proposta de Samagaia e Peduzzi (2004) foi desenvolvida em sala de aula pelos próprios pesquisadores, havendo então a possibilidade de ter sempre um 'organizador' auxiliando cada uma das 4 equipes de estudantes, papel este que teve que ser exercido exclusivamente por P. Na entrevista um dos elementos dificultadores destacados por P é o processo de avaliação:

'[...] a questão da avaliação [...] quando se faz uma atividade diferenciada assim como? E o que? Você vai cobrar do seu aluno como avaliação. [...] no caso do segundo ano que o conteúdo é todo subjetivo e que não fica às claras o que você está pedindo ali [...], então fazer a avaliação disso daí é um pouco mais difícil... cobrar por escrito o que eles falaram no debate... para a gente é fácil, a gente lembra e vai anotando as questões. Mas para eles responderem as questões na avaliação fica um pouco mais difícil... não só na parte de FM mas em toda a Física mas quando você pega um conteúdo que não é tão senso comum para eles, que parte para algo novo para eles, é mais difícil fazer uma avaliação'.

A estratégia utilizada, o debate, é diferente das atividades comumente utilizadas nas aulas de Física, tais como os problemas e exercícios. Estes já fazem parte da Cultura Escolar (FORQUIM, 1993), tanto na forma e como no conteúdo da avaliação já estão incorporados às práticas docentes. Assim, não somente por estar abordando um conteúdo de FMC, mas também por utilizar uma estratégia não presente na cultura do ensino de Física, P acaba por ter à sua frente dificuldades de diversas ordens. Enfrentando as dificuldades, ele avalia nesta prática os conteúdos atitudinais:

'Pela participação [...] Tinha assim, aquele que só ficou ouvindo assim, ele participou do debate, prestou atenção... só aquele que não quis prestar atenção mesmo, que ficava conversando assim, depois eu tiver que passar um trabalho escrito pra ele, mas o restante só na participação mesmo, teve aqueles que queriam ... espera um pouquinho, deixa o outro perguntar ele queria ta sempre ou perguntando ou respondendo' .

Também pelas aulas terem sido desenvolvidas através de uma estratégia diferenciada, os próprios estudantes acabam por não valoriza-la, talvez não reconhecendo no debate a cultura do ensino de física:

'[...] alguns alunos ali não queriam nada com nada do começo até o final do trabalho acharam que era matação de tempo tal né...'.

Questionado sobre se aplicaria novamente esta prática P afirma:

...eu estou meio em dúvida se eu volto a aplicar o mesmo modelo na forma de debate, de apresentação sobre guerra nuclear ou se mudo alguma coisa[...] Talvez eu aproveite a discussão que teve bastante que tem usina nuclear sobre a permanência dessas usinas ou não; talvez eu mude para algo do gênero sobre vale a pena usar energia nuclear ou não' ).

Percebe-se, assim, que apesar das dificuldades, P continua a investir nesta prática, já com uma reflexão acerca das mudanças necessárias para as próximas implementações.

## FMC no EM: Dificuldades para além da sala de aula

A SDFFN já consta do Plano de Trabalho Docente (PTD) de P, sendo isto um reflexo das Diretrizes Curriculares Estaduais. No caso específico aqui estudado, o PTD foi organizado de forma coletiva entre os professores de Física do colégio, e na sua implementação cada professor imprimiu características próprias às aulas:

'[...] cada um trabalhou do seu jeito o conteúdo tal, ficou bem diferenciado'.

- P ressalta a dificuldade de interação com seus pares da escola, o que provavelmente dificultou ainda mais que o PTD fosse implementado de uma forma mais homogênea entre os professores:
- '.. falta um momento dentro da escola, [...] o momento de encontrar com eles e discutir planejamento, conteúdo, é mínimo, às vezes na hora do recreio, às vezes na hora da saída, já cheguei a conversar com professor na frente do estacionamento do restaurante.

Quando se insere em sala de aula elementos novos, tais como um conteúdo de FMC, ainda não estabelecido dentro da Cultura Escolar vigente, P enfrenta ainda obstáculos de outras ordens, como ele cita:

'é superar o medo próprio... porque quando você vai partir para algo novo dá aquele medo que dê tudo errado e daí você fica preocupado com o aluno que... se der errado você vai ter que recuperar isso daí depois' [...] além de vencer seu próprio medo, você tem que tentar convencer o outro professor que dá que é possível fazer daquela maneira. Fazer diferente'. .

É compreensível que uma nova prática, ainda não estabelecida na cultura escolar do ensino de Física, traga inseguranças por parte daqueles que se propõem a inovar e fazer algo 'diferente'.

Apesar das dificuldades citadas, P participa de cursos de extensão, citando um curso no qual ele teve contato com o artigo de Samagaia e Peduzzi (2004), que foi a fonte de inspiração para a implementação da SDFFN em suas aulas. Além de cursos institucionais, ele ainda busca se atualizar através de revistas científicas e de divulgação científica, demonstrando que eventuais lacunas na formação e a falta de materiais adequados, apontados por Rezende Junior (2001), podem ser superados:

'É eu tenho a Galileu a Super Interessante [...] eu tenho usado muito o site da USP, que tem lá tipo um laboratório virtual que tem bastante simulações, [...] e aquele agora da SBF o 'Pion' esse eu tenho visto bastante, aí volta e meia é pego o Caderno Catarinense do Ensino de Física' .

Isto evidencia a importância destes meios de divulgação para a construção de uma prática pedagógica inovadora pelo professor P. A prática mostra a característica de Criatividade Didática (CHEVALHARD, 1997) na forma de abordagem, e também estruturação da prática que possibilita a Operacionalidade Didática (CHEVALHARD, 1997), diferenciando da operacionalidade tradicional da física, o que possibilitou a Terapêutica Didática.

## Considerações finais

O ensino de FMC ainda sem sombra de dúvida tem um árduo caminho a trilhar, porém apesar das dificuldades registradas nas pesquisas; existem experiências positivas desenvolvidas por professores nas escolas. Outro aspecto interessante levantado neste trabalho foi de termos indícios que a pesquisa está auxiliando na implantação da FMC, e reforça a necessidade de formação inicial e

continuada que permitam que professor de física tenha contato constante com experiências da pesquisa e também de seus pares.

A SDFFN desenvolvida por P mostra as características procuradas de criatividade didática , onde ele adapta a proposta de Samagaia e Peduzzi (2004), buscando caminhos próprios dentro de sua realidade, adaptando e criando novos instrumentos metodológicos para organizar sua prática, permitindo que ocorra a operacionalidade didática . Entretanto, é importante ressaltar que a operacionalidade neste caso é diferente da operacionalidade comumente encontrada na cultura do ensino de física escolar, privilegiando o debate em detrimento dos habituais exercícios e problemas de Física. A proposta de ensino aqui registrada parece já ter a característica da Terapêutica Didática , pois este tema já faz parte do cotidiano das aulas deste professor, constando inclusive do seu PTD. P já desenvolve esta atividade há alguns anos, e apesar de sentir a necessidade de alterar a sua metodologia, o fato de querer utiliza-la novamente mostra que a estratégia utilizada é positiva.

Finalmente, ressalta-se que pesquisas voltadas às práticas pedagógicas implementadas por professores podem e devem ser cada vez mais incentivadas, pois permite aos pesquisadores não só estudarem o impacto das pesquisas sobre a sala de aula, mas também compreenderem os processos de produção de conhecimento por parte dos professores que se arriscam e ousam desenvolver atividades inovadoras em suas aulas.

## Referências

CHEVALLARD, Y.. La Tranposicón Didáctica. Del Saber sábio al saber enseñado. Argentina, 1997.

FORQUIN, J. Escola e cultura : as bases sociais e epistemológicas do conhecimento escolar. Porto Alegre/RS: Artes Médicas, 1993.

KARAM, R.A.S. et al. Relatividades no ensino médio: o debate em sala de aula .

Revista Brasileira de Ensino de Física

, v. 29, n. 1, p. 105-114, 2007.

OSTERMANN, F.; MOREIRA, M. A. Uma revisão bibliográfica sobre a área de pesquisa 'física moderna e contemporânea no ensino médio'. Investigações em Ensino de Ciências, v. 5, n. 1, mar. 2000.

PENA, F.L.A. Relação entre a pesquisa em ensino de física e a prática docente: dificuldades assinaladas pela literatura nacional da área. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , v. 25, n.3, dez 2008.

REZENDE JUNIOR, M. F. Fenômenos e a introdução de física moderna e contemporânea no ensino médio. Dissertação de Mestrado UFSC, Florianopólis, 2001.

SAMAGAIA, R.; PEDUZZI, L.O.Q. Uma experiência com o projeto Manhattan no ensino fundamental. Ciência & Educação , v. 10, n. 2, p. 259-276, 2004. SIQUEIRA, M.R.P. Do visível ao indivisível: uma proposta de física de partículas elementares para o ensino médio . Dissertação de mestrado - IF, IQ, IB, FE - USP, 2006.