EVENTOS CIÊNTIFICOS: UM OLHAR SOBRE PROPOSTAS DIDÁTICAS DE MECÂNICA QUÂNTICA

## EVENTOS CIÊNTIFICOS: UM OLHAR SOBRE PROPOSTAS DIDÁTICAS DE MECÂNICA QUÂNTICA

## ACADEMIC EVENTS: A LOOK AT EDUCATIONAL PROPOSALS OF QUANTUM MECHANICS

## Gustavo Souza Gomes 1 , Nilva Lúcia Lombardi Sales 2

1 Universidade Federal do Triangulo Mineiro - UFTM, drack\_golias@hotmail.com

2 Universidade Federal do Triangulo Mineiro - UFTM, nilva@uftm.edu.com.br

## Resumo

Este trabalho é um recorte de uma pesquisa de iniciação científica que procura identificar e caracterizar a demanda de trabalhos sobre temas de Física Moderna e Contemporânea (FMC) através de uma pesquisa do tipo estado da arte, mais especificamente, mapear como ou se a FMC esta sendo inserida no Ensino Médio. Tal busca ocorreu nos anais de 02 eventos, o Simpósio Nacional de Ensino de Física e o Encontro Nacional de Pesquisa em Ensino de Física, em suas duas últimas edições. Foram encontrados 99 trabalhos ao todo sobre FMC. Destes 37 são Propostas Didáticas sendo que 06 são sobre Mecânica Quântica, tema que será foco deste recorte. Esta escolha se deu porque este é um dos temas mais recorrentes juntamente com a Teoria da Relatividade. Isso pode ser porque estes são temas comuns tanto em textos de divulgação científica, como nas presentes na formação inicial de professores. Além disso, a pesquisa nos mostrou que a História e Filosofia da Ciência é utilizada por muitos destes trabalhos como ferramenta didática para facilitar e/ou estimular a curiosidade e/ou motivação dos alunos para com o tema que esta sendo tratado. Podemos perceber um aumento de trabalhos da categoria Propostas Didáticas nos anais mais recentes, que pode ser efeito de um possível inicio de mudança no Ensino de Física.

Palavras-chave : Física Moderna e Contemporânea; Ensino Médio; Estado da Arte; Propostas Didáticas; Ensino de Física.

## Abstract

The following work seeks to demonstrate how is being the demand of works based on themes of modern and Contemporary Physics (FMC) through a State-ofthe-art type research, more specifically, mapping how this is being, or if is really being, worked in high school, through the categorization in categories and subcategories of works found in order to determine specific themes for research. The research was based in two annals of two events, Simpósio Nacional de Ensino de Física and Encontro Nacional de Pesquisa em Ensino de Física, where were found 99 works about FMC, categorized, showing us that from these, 37 are didactic proposal and 06 are about quantum mechanics. The research showed us that the history and philosophy of science is used for many of these works, as didactic tool to facilitate and/or stimulate curiosity and/or student's motivation towards the theme that is being treated. Also themes such as quantum mechanics and relativity can be found more often, perhaps because they are more disseminated in the media or

because they are found in the formation of teachers, unlike other subjects such as cosmology and Nuclear Physics. We can realize an increase on work of Didactic Proposals category in the latest Annals, which may be a possible early change in physics teaching.

Keywords : Modern and contemporary physics; High School; State of the art; Didactic Proposals; Physics teaching.

## Introdução

O ensino de física atual ainda valoriza pouco os temas da Física Moderna e Contemporânea (FMC), que por serem mais atuais, podem despertar o interesse dos alunos e dar mais significado ao que se estuda (JARDIM, GUERRA e CHRISPINO, 2011). A inserção da FMC é um discurso recorrente na literatura tanto que alguns pesquisadores tem se dedicado a fazer revisões sobre a produção nesta área (PEREIRA e OSTERMANN, 2009; JARDIM, GUERRA e CHRISPINO, 2011; SILVA e ALMEIDA, 2011; ARAÚJO e HOSOUME, 2013; LUZ e HIGA, 2013), mostrando que o ensino de FMC tem se consolidado entre as pesquisas da área de ensino de física. Além disso, percebe-se que o cenário atual é que já há uma tendência em considerar que as justificativas estão dadas e que o momento é o de discutir como levar esses temas para a sala de aula. Mesmo que em comparação com outras linhas de pesquisa, a produção sobre ensino de FMC voltada para professores pareça pequena, ela já é significativa.

Neste contexto, este trabalho, que é um recorte de uma pesquisa de iniciação científica, pretende contribuir com estas pesquisas apresentando uma revisão recente das publicações dos dois principais eventos científicos da área de ensino de Física. Destaca-se que um dos objetivos da pesquisa de iniciação científica é organizar uma matriz de referência de propostas de ensino que possam ser utilizada em projetos de formação inicial ou continuada de professores. Assim, essa revisão irá se somar com os resultados das demais citadas anteriormente para o levantamento de dados para esta matriz.

Neste trabalho em particular, apresentaremos um recorte, com as primeiras sistematizações dos resultados, além de uma breve análise de um grupo de trabalhos específico: aqueles envolvendo propostas de ensino sobre Física Quântica.

## Metodologia

Esse projeto utiliza a estrutura de pesquisas do tipo estado da arte, que segundo Ferreira (2002), pode ser definida como uma pesquisa bibliográfica que procura 'mapear e discutir a produção acadêmica em diferentes campos do conhecimento' (p. 258). Assim, o primeiro passo ao pensar esse projeto foi fazer escolhas sobre o tipo de pesquisa a se realizar. Nossa escolha foi por buscar propostas de ensino de FMC nas duas últimas edições de dois eventos acadêmicos nacionais de ensino de Física: O Simpósio Nacional de Ensino de Física (SNEF), edições de 2011 e 2013, e Encontro Nacional de Pesquisa em Ensino de Física (EPEF) edições de 2010 e 2012.

Como no site dos eventos não havia ainda a divulgação das atas consolidadas, nossa pesquisa ocorreu pela análise primeiramente pelos títulos dos

trabalhos apresentados disponíveis no site da programação dos eventos e quando necessário pela leitura dos resumos. A primeira organização dos trabalhos seguiu a proposta de categorias de Pereira e Ostermann (2009), a saber: 1) Análise Curricular: com trabalhos que fariam análise da FMC em currículos; 2) Bibliografia de Consulta para Professores: com trabalhos de pesquisa sobre algum tema que seriam úteis como material de estudo ou para elaboração de aulas; 3) Levantamento de Concepções: com trabalhos sobre concepções de alunos e/ou professores sobre algum tema de FMC; 4) Propostas Didáticas: contendo trabalhos que tem como objetivo mostrar ou relatar propostas didáticas sobre FMC. A estes acrescentamos a categoria Revisão Bibliográfica, já que trabalhos tipo estado da arte também apareceram na nossa busca.

Posteriormente, optamos por, dentro de cada categoria, separar os trabalhos por tema específico abordado, organizando-os em subcategorias. A escolha dessas subcategorias foi feita a partir da análise dos temas abordados nos trabalhos. A lista que obtivemos foi: 1) Efeito Fotoelétrico; 2) Relatividade; 3) Mecânica Quântica; 4) Cosmologia; 5) Física Nuclear; 6) Novos Materiais; 7) Não há Tema Específico.

Para um maior detalhamento neste trabalho escolhemos a categoria 'Propostas Didáticas', já que essa é a que mais irá contribuir com trabalhos para a construção da nossa matriz de referência. Como tema específico a escolha foi por Mecânica Quântica, que além de ser tema de interesse de um dos autores desse trabalho, também é bastante presente na literatura.

## Resultados e Discussões

A busca por trabalhos sobre ensino de FMC nas duas últimas edições do SNEF e EPEF resultou em 99 trabalhos. Destes, 37 cabem na categoria 4), Propostas Didáticas, alvo deste trabalho. A Tabela I mostra a distribuição dos trabalhos nas categorias de análise em relação ao evento em que foi publicado.

Tabela I Distribuição da amostra por evento

Vale destacar que a categoria 4) 'Propostas Didáticas' contém trabalhos que produzidos por: professores de EM, na forma de relato de experiência no SNEF; de pesquisadores que presam a FMC como conteúdo essencial dentro do âmbito

escolar do EM, trazendo consigo algo inovador ou diferente para o ensino; ou por graduandos participantes de projetos ou envolvidos diretamente com pesquisa em ensino, que tragam propostas de atividades sobre FMC para o EM.

- O total de trabalhos desta categoria representa 38% da amostra, o que consideramos um índice baixo, assim como apontado em outras revisões como Araújo e Hosoume (2013) e Jardim, Guerra e Chispino (2011). Estes trabalhos são mais presentes no SNEF e percebe-se um aumento na edição 2013 em relação à edição 2011.

Já a Tabela II apresenta a distribuição dos trabalhos nas subcategorias para cada uma das categorias principais. Chama atenção a forte presença de trabalhos sobre Mecânica Quântica e Teoria da Relatividade, representando 25% e 14% respectivamente da amostra. Esses temas só ficam atrás da subcategoria 'não há tema específico', pois essa envolve trabalhos que acabam por analisar mais de um tema, o que não significa que esses temas também não estejam contemplados em parte destes trabalhos.

Tabela II Distribuição dos trabalhos nas Subcategorias para cada Categoria

Por fim a Tabela III permite observar como cada tema específico da FMC, ou no caso, como nossas subcategorias, se distribui nos eventos.

Tabela III -Relação de subcategorias por edições dos eventos.

Podemos observar uma maior quantidade de artigos sobre MQ no SNEF 2011 (14 trabalhos) e uma diminuição de artigos sobre o tema no decorrer dos anos, nos dois eventos pesquisados. Comparando com outras subcategorias, podemos ver que em ambos os eventos, há um aumento de trabalhos na subcategoria 'Não há temas específicos'.

Após essa síntese inicial, voltamos nosso olhar para um grupo específico de trabalhos, aqueles que abordavam a MQ em propostas didáticas. Nesse recorte, encontramos 06 trabalhos (URIAS e ASSIS, 2011; PEREIRA e GUERRA, 2011; PEREIRA e ZARA, 2011; PEREIRA, OSTERMANN e CAVALCANTI, 2011; ESCALERA, et all, 2011; LOPES, 2013) nos quais podemos notar semelhanças e distinções.

Três dos trabalhos se assemelham por fazerem uma abordagem históricofilosófica do tema (URIAS & ASSIS, 2011; PEREIRA & GUERRA, 2011; LOPES, 2013), tendo como resultado a melhora da motivação dos alunos e mostram que esse tipo de abordagem é capaz de contribui para a formação de cidadãos críticos, promovendo a alfabetização científica, sendo os três testados em sala de aula real. Os próximos dois (PEREIRA & ZARA, 2011; ESCALERA, et al , 2011;) se baseiam em uma abordagem com o uso de TIC's e concluem que a abordagem também promove a motivação dos alunos. Por último, Pereira, Ostermann & Cavalcanti (2011) também trás uma abordagem baseada no uso de TIC's, porém não afirma ter sido testada em sala de aula.

Mais detalhadamente, Urias & Assis (2011) analisam uma proposta de ensino de MQ a partir do uso do texto de cunho histórico-filosófico 'Do átomo Grego ao átomo de Bohr' (PEDUZZI, 2008). Os autores utilizam como método de avaliação escrita, avaliando se abordagem dialógica foi potencialmente significativa para os alunos, propiciando a sua motivação e predisposição em aprender os conteúdos trabalhados no decorrer da atividade. Também destacam aspectos negativos como a dispersão de atenção do aluno em alguma atividade e/ou concepções contraditórias. Os autores acreditam que esses aspectos podem ser derivados da inexperiência do professor para trabalhar com este método e a dificuldade de conduzir o diálogo.

Pereira & Guerra (2011) discorrem sobre como a abordagem históricofilosófica pode possibilitar aos alunos tanto a compreensão dos conteúdos científicos, como a reflexão dos limites e possibilidades da ciência no mundo contemporâneo e pode ser capaz de trazer à sala de aula discussões em torno aos limites e possibilidades do conhecimento científico (p. 1). A pesquisa das autoras se baseou em uma questão central: será que um enfoque histórico-filosófico pode tornar um curso de óptica eficaz no sentido de ultrapassar o caráter geométrico hoje predominante? (p. 2) Para isso elas desenvolveram e avaliaram um curso de óptica utilizando a discussão em torno à natureza da luz ocorrida ao longo da história. Com isso elas trouxeram para o Ensino Médio (EM) discussões de FMC, como a

dualidade onda-partícula. Avaliaram o curso de forma qualitativa, em que os dados foram coletados durante o acompanhamento diário do curso. Obtiveram como resultado a conclusão de que a resposta à questão central é afirmativa.

Já Pereira & Zara (2011) adotaram como tema específico a origem da Física Quântica marcada pela quantização da energia proposta por Max Planck. As atividades desenvolvidas constaram de aulas teóricas sobre o conteúdo, vídeos educativos e softwares de simulação que permitem que os usuários testem suas próprias hipóteses. A atividade foi avaliada por meio de um questionário, pelo o qual se verificou que os estudantes anseiam por aprender sobre temas presentes em seu cotidiano e que julgam ser relevantes para a Sociedade. Puderam detectar também que os alunos podem ser estimulados por métodos de ensino que vão além do tradicional quadro negro e giz, incorporando novas tecnologias, além da adequada contextualização do tema em sua vida diária.

- O trabalho de Pereira, Ostermann & Cavalcanti (2011) busca apresentar uma proposta pedagógica baseada na formulação canônica da MQ, na qual seis postulados desempenham um papel fundamental, e no Interferômetro Virtual de Mach-Zehnder. Os autores substituem os postulados da MQ por seis regras que se referem apenas ao domínio da realidade física. Alguns dos postulados foram discutidos à luz das simulações apresentadas no Interferômetro Virtual de MachZehnder. Não é explicitado no trabalho se a proposta foi levada para a sala de aula para ser testada.

A proposta de Escalera, et al (2011) também aborda o tema dualidade ondapartícula. A mesma consistiu na elaboração de um curso que teve por objetivo apresentar uma visão geral ao aluno sobre o problema da dualidade onda-partícula. Este curso compõe-se de sete unidades didáticas. Durante as aulas foram realizados experimentos reais e de simulação computacional. Após os experimentos, os alunos eram incentivados a buscar explicações para os fenômenos observados e a construir o conhecimento científico a partir de suas concepções. As aulas foram dividas em sete etapas e ao final de todas as aulas, como meio avaliativo, os alunos deveriam elaborar um mapa conceitual. Os autores acreditam que a proposta mostrou-se promissora, pois foram utilizas linguagens, recursos e métodos de ensino que contemplam uma abordagem pluralista; que a utilização de recursos variados é uma alternativa interessante para o processo de ensino-aprendizagem da Física Moderna, pois, além de motivar os alunos, possibilita ao professor potencializar sua prática didática; que a participação ativa no processo de ensino aproxima a ciência dos alunos (p. 8).

Em seu trabalho Lopes (2013) organiza uma Sequência de Ensino Investigativo (SEI) para o EM e analisada como uma ferramenta para se trabalhar a FMC no EM, mais especificamente a FQ relacionada com a discussão da dualidade onda-partícula, utilizando para tanto recursos do processo de argumentação em sala de aula, visando à alfabetização científica. O autor pretendeu colocar os estudantes em situações de aprendizagem que favoreceriam a mediação do ensino através da leitura de textos históricos, mesmo que adaptados. A intenção na apresentação do processo histórico era favorecer a discussão da transição da Física Clássica para a Física Moderna, suas consequências com relação ao desenvolvimento da tecnologia. Como conclusão, o autor enfatiza que a sua SEI é valida como ferramenta que pode promover a Alfabetização Científica, através de processos de argumentação na sala de aula e dos eixos estruturantes da alfabetização científica.

## Conclusão

Como afirmava Pinto & Zanetic (1999) no final do século passado 'estamos nos aproximando no final do século XX e a Física nele desenvolvida está longe de comparecer às aulas de nossas escolas'. A FMC ainda não está presente no EM de forma integrada, porém já existem várias tentativas de realização dessa inserção, como mostra esta pesquisa.

É notável que Mecânica Quântica e Relatividade sejam os temas de Física Moderna e Contemporânea, talvez porque sejam temas comuns nas mídias de divulgação científica e que sempre despertam curiosidades dos alunos, o que fazem com que os professores percebam a importância de incluí-los em suas aulas. Ou também porque são temas que certamente fizeram parte da formação inicial dos professores ao contrário de outros, como Cosmologia ou Física Nuclear, que raramente constam nos currículos das licenciaturas em Física. Os trabalhos categorizados como 'Proposta Didática' e na subcategoria Mecânica Quântica nos mostram tentativas de inserção da FMC no ensino básico que quando chegam à sala de aula do EM mostram-nos resultados positivos abrindo-nos possibilidades sob a visão geral de que é difícil levar a FMC para o EM. Reforçando assim a ideia de que é possível e importante atualizar currículos de Física.

## Referências

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