NANOCIÊNCIA E NANOTECNOLOGIA NO ENSINO MÉDIO: ALGUNS ELEMENTOS

## NANOCIÊNCIA E NANOTECNOLOGIA NO ENSINO MÉDIO: ALGUNS ELEMENTOS

## NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY IN SECONDARY EDUCATION: SOME ELEMENTS

## Francisca Vânia Pereira Rodrigues , Roseline Beatriz Strieder 1 2

1 Universidade Católica de Brasília (UCB)/Curso de Física, vaniafpr@gmail.com 2 Universidade de Brasília (UnB)/Instituto de Física, roseline.fsc@gmail.com

## Resumo

Este trabalho tem como objetivo apresentar alguns elementos que contribuem para a elaboração de propostas de ensino que discutem a presença, importância, benefícios e consequências da nanociência e da nanotecnologia para a sociedade. Para tanto, foram desenvolvidas as seguintes atividades: (i) revisão sobre a Educação CTS (Ciência-Tecnologia-Sociedade), o que contribuiu para definir pressupostos que podem balizar as propostas; (ii) análise de Livros Didáticos de Física do Ensino Médio, identificando o que estes trazem sobre o assunto trabalhado, o que contribuiu para definir espaços curriculares; (iii) opinião de professores de Ensino Médio que ministram a disciplina de física, o que possibilitou perceber quando e como esse assunto vem sendo ou pode ser trabalhado em sala de aula. Dentre os resultados, destaca-se que esse conteúdo comparece em livros didáticos de segundo e terceiros anos, associado à Óptica e Física Moderna, e, em geral, em textos complementares. Com relação aos professores, há um consenso sobre a importância de discutir esse assunto na educação básica e muitos já o fazem, ainda que de forma pontual. Por fim, destaca-se a necessidade de discutir com professores as incertezas associadas a esse assunto, em especial porque eles e os livros didáticos analisados enfatizam, somente, aspectos positivos.

Palavras-chave : Ensino de Física; Nanociência; Nanotecnologia; CiênciaTecnologia-Sociedade.

## Abstract

This paper aims to present some elements that contribute to the drafting of the education proposals that discuss the presence, importance, benefits and implications of Nanoscience and nanotechnology for society. To this end, the following activities were undertaken: (i) review of the Education STS (ScienceTechnology-Society), which helped to define assumptions that can mark the proposals; (ii) analysis of physics textbooks of high school, identifying what these bring about it worked, which helped to define curricular areas; (iii) review of secondary school teachers who teach the discipline of physics, which enabled realize when and how this subject has been or can be worked into the classroom. Among the results, it is emphasized that content appears in textbooks second-year and third parties associated with the Optics and Modern Physics, and, in general, supplementary texts. With respect to teachers, there is a consensus on the importance of discussing this subject in basic education and many already do, albeit sporadically. Finally, there is the need to discuss with teachers the uncertainties

associated with this matter, especially since they and the textbooks examined emphasize only positive aspects.

Keywords: Teaching of Physics, Nanoscience, Nanotechnology, ScienceTechnology-Society.

## Introdução

A sociedade tem passado por constantes transformações que estão articuladas aos estudos e pesquisas desenvolvidos em ciência e tecnologia. Nesse contexto, inserem-se pesquisas com a nanociência e a nanotecnologia.

Pesquisadores atuantes nessa área veem na nanociência e nanotecnologia o potencial para que doenças incuráveis sejam tratadas, materiais com propriedades excepcionais nunca observados sejam obtidos, gerando perspectivas de grandes mudanças sociais e econômicas. Esperam, com esses materiais, aumentar a capacidade de armazenamento e processamento de dados de computadores; criar novos mecanismos para entrega de medicamentos mais seguros e menos prejudiciais ao paciente dos que os disponíveis hoje; criar materiais mais leves e mais resistentes do que metais e plásticos, os quais seriam utilizados em prédios, automóveis, aviões, etc. (GRUPO ETC, 2005).

Sendo assim, muitos países desenvolvidos e em desenvolvimento, como é o caso do Brasil, têm acolhido a nanotecnologia como área prioritária e estratégica. Esse interesse é mostrado, também, nas previsões econômicas, que apontam que a estimativa global de comercialização de produtos que incorporam nanotecnologia deve alcançar cerca de 2,6 trilhões de dólares em 2014, tanto quanto a atual soma das indústrias de informática e de telecomunicações (GUAZZELLI E PEREZ, 2009).

Atrelado a esses benefícios têm sido destacados vários riscos, relacionados, por exemplo, à penetração de partículas em escala nano nos seres vivos e à dificuldade em controlá-los (MYHR e DALMO, 2007). Essas incertezas quanto às consequências, têm levado muitos autores a defender a necessidade de estudos sobre aspectos legais, éticos e sociais, e, em consequência têm defendido uma maior participação da sociedade em assuntos relacionados aos rumos das pesquisas com nanociência e nanotecnologia (MARTINS e FERNANDES, 2011).

Diante disso, entende-se que não se pode deixar de abordar tais assuntos da Educação Básica. Essa ideia também é compartilhada por outros pesquisadores, a exemplo de Ellwanger (2010), Leonel (2010) e Lima e Almeida (2012), que têm desenvolvido trabalhos sobre esse tema. Considerando que a preocupação com esse tema é recente e que há poucas reflexões sobre o assunto no contexto do Ensino de Física, entende-se ser necessário fornecer mais elementos que possam orientar novas práticas. Partindo dessa preocupação foi feito este trabalho; que tem como objetivo apresentar elementos que contribuem para a elaboração de propostas de ensino que discutem a presença, importância e implicações da nanociência e da nanotecnologia para a sociedade.

## Referencial teórico

Entende-se que os pressupostos da Educação CTS podem balizar propostas de ensino dessa natureza. Sendo assim, a seguir, é a apresentada uma breve revisão teórica sobre essa perspectiva educacional.

De acordo com García, Cerezo e Luján (1996), os estudos sobre CiênciaTecnologia-Sociedade (CTS) surgiram por volta dos anos 60 do século XX, quando prevalecia um consenso sobre a visão positivista do poder da ciência e da tecnologia. Após a guerra do Vietnã e a repercussão do projeto Manhattan, a ciência passa a ser vista com outro olhar. Passou-se a defender um olhar mais crítico sobre os problemas políticos e econômicos relacionados com o desenvolvimento científico e tecnológico e com a degradação ambiental. Isso fez surgir vários movimentos de reação acadêmica e social, que, preocupados com esses avanços, passaram a discutir as questões éticas e relacionados à qualidade de vida da sociedade, defendendo a necessidade da participação popular nas decisões públicas envolvendo CTS. Esses estudos e movimentos vêm se desenvolvendo em três direções, que apesar de diferentes, estão relacionados e influenciam-se: no campo da investigação ou campo acadêmico, no campo das políticas publicas e no campo da educação (GARCÍA, CEREZO, LUJÁN, 1996).

Dentre os primeiros a defender a necessidade de os educandos compreenderem a relação entre a ciência, a tecnologia e a sociedade, estão Jim Galegher, em 1971 e Paul Hurd, em 1975 (AIKENHEAD, 2003). Galegher defendia a ideia de que o aluno dentro de uma sociedade democrática deve compreender a interação entre ciência, tecnologia e sociedade e que esta compreensão é tão importante quanto entender os conceitos e os processos da ciência. Hurd publica um artigo onde escreve novas metas para o ensino interdisciplinar da ciência, defendendo uma estrutura de currículo para o ensino de ciência que contemplava interações entre a ciência, a tecnologia e a sociedade. No Brasil essas discussões receberam maior notoriedade a partir da década de 1990, momento em que tiveram início as primeiras pesquisas envolvendo a temática CTS (SANTOS, 2008).

Desse período até os dias de hoje muita coisa mudou no que se refere à educação CTS, aumentando a diversidade de abordagens e ampliando o leque de potencialidades (STRIEDER, 2007). Ainda assim, há uma preocupação com a formação para a participação social em temas que envolvem a ciência e a tecnologia. Defende-se que a ciência precisa ter um controle social, o que implica envolver uma parcela cada vez maior da população nos processos decisórios relacionados aos rumos da ciência e tecnologia (AULER, 2002).

Para tanto, entende-se que é preciso ir além da discussão de conhecimentos científicos tradicionalmente presentes nos currículos escolares e da análise de aspectos positivos e negativos associados ao uso de determinadas produtos da ciência e da tecnologia. Como destacado por Strieder (2012), é preciso discutir a construção histórica dos conhecimentos científicos e tecnológicos, cujos caminhos foram estimulados por demandas da sociedade, resultam em transformações sociais e permanecem com questões em aberto, apontando a importância de se analisar os rumos das pesquisas atuais e as suas intencionalidades. Cabe reconhecer, também, os riscos e incertezas associados à à ciência e tecnologia o que requer promover uma reflexão mais abrangente, tanto sob a perspectiva da ciência, quanto de uma formação mais ampla.

## Metodologia e Resultados

Para alcançar os objetivos propostos foram desenvolvidas duas ações: (i) análise do conteúdo presente em livros didáticos de Física e (ii) análise da compreensão de professores de Física sobre o assunto. Em ambos os casos foi usada à estratégia metodológica de Análise de Conteúdo, proposta por Bardin (2008). Segue a discussão de cada uma dessas análises.

## Análise do Conteúdo em Livros

Foram analisados cinco livros didáticos de Física do Ensino Médio, selecionados porque abordam o assunto aqui estudado, visto que a intenção é buscar subsídios para a elaboração de propostas. Dessa forma, não nos preocupamos em apresentar livros que não contem conteúdo. A tabela a seguir apresenta um resumo da análise realizada.

Tabela 1- Livros didáticos que trazem nanociência e nanotecnologia

No livro 01 o texto 'Nanotecnologia' encontra-se no capítulo 06 na unidade II inserido no conteúdo de Física Quântica. O texto aborda a definição de Nanotecnologia e as primeiras discussões sobre o assunto, enfatizando os trabalhos de James Clerk Maxwell, em 1867, e de Richard Adolf Zsigmondy e Richard Feynman, em 1959. Apresenta, também, campos de atuação como a nano mecânica, nano eletrônica, nano óptica, com destaque especial para suas aplicações na medicina e principalmente na informática. Em outras palavras, são apresentadas questões relacionadas à construção do conhecimento científico, ainda que sem abordar as relações entre as pesquisas e suas intencionalidades; e aplicações da ciência e da tecnologia na sociedade, com ênfase em aspectos positivos.

No livro 02 o texto 'Fullerenos e nanotubos de carbono' encontra-se no capítulo 04 na seção 'Algumas informações adicionais', no conteúdo Mudanças de

Fase. O texto 'Materiais de estrutura pouco comum' aborda a descoberta e aplicações dos fullerenos e nanotubos de carbono. O primeiro texto ganha destaque por conta das suas aplicações na medicina (que podem tornar tratamentos médicos mais eficazes e com menos efeitos colaterais) e o segundo, por conta de suas propriedades mais importantes, a dureza e condutividade elétrica. Também, neste texto, as discussões estão centradas nas contribuições da nano para a sociedade.

No livro 03 o conteúdo aparece no capítulo 19 na unidade 5, trazendo dois textos sobre o assunto, o primeiro fica dentro do próprio conteúdo trabalhado no currículo, na parte de átomos, em física moderna, com o título 'A nanotecnologia'. Aborda os primórdios dessa ciência e o interesse que ela despertava nos cientistas já no ano de 1959, além disso, retrata aplicações e a revolução futura que ela promete, sempre com exemplos positivos (construção de água e alimentos, anulação de vírus, eliminação de tecidos cancerígenos, cirurgias sem cicatrizes, eliminação de gases de efeito estufa e reconstrução da camada de ozônio, dentre outras). Reconhece que a nanotecnologia pode criar possibilidades 'inacreditáveis' e que 'não sabemos se ela terá impacto positivo ou negativo, controlável ou incontrolável, sobre o meio ambiente'. O segundo texto fala sobre os nanotubos de carbono, suas aplicações e o interesse que os mesmos despertam nas pesquisas em geral. Os autores também recomendam a leitura de um texto que trata de uma aplicação da nanotecnologia na medicina, que se encontra no suplemento do livro.

No livro 04 o tema aparece no capítulo 04 na unidade 2, na parte de óptica geométrica, associado ao conteúdo de Índice de Refração Absoluto de um Meio. Os autores trazem uma reportagem da revista Superinteressante, na seção 'O que diz a mídia!' com o título 'O homem invisível'. O texto trata sobre um cientista que, ao usar seus conhecimentos de Física, Química e Biologia, torna o índice de refração de todo o seu corpo igual ao do ar. Com isso o cientista fica invisível em relação ao ar; o que é conseguido usando materiais em escala nanométrica. Neste texto percebe-se que a ênfase está em buscar aproximar o conteúdo abordado (refração da luz) à ficção científica, procurando despertar, com isso, o interesse dos alunos.

No livro 05 tem-se um texto no capítulo 15, unidade 5, na seção 'Para saber mais - saber físico e tecnologia'. Esta seção traz como título 'O manto da invisibilidade de Harry Potter', e apresenta uma curiosidade para complementar o conteúdo de sistemas refratores, na parte de ótica geométrica. O texto em questão aborda uma experiência liderada pelo físico chinês Xiang Zhang, onde os físicos tentam demonstrar invisibilidade por meio de algumas propriedades da luz, especificamente pelo fenômeno da refração negativa, usando materiais em escala manométrica. Além deste texto os autores propõe um experimento para que os alunos tentem comprovar a questão da invisibilidade. Também sugere no suplemento deste capítulo mais informações sobre esse tema e alguns sites para um maior aprofundamento sobre o assunto.

## Compreensões dos professores

Foi aplicado um questionário para seis professores de Física do Ensino Médio, de duas escolas públicas diferentes do Distrito Federal. O questionário era formado pelas seguintes perguntas: 1. Há quanto tempo você é professor? 2. Em quais séries você atua? 3. Qual a sua formação? 4. Você já trabalhou com seus alunos algum assunto sobre nanotecnologia ou nanociência? Se sim, quais e como? Se não, por quê? 5. Você considera importante/necessário que esse tema seja

trabalhado em sala de aula com seus alunos? Por quê? 6. Quais conteúdos do currículo atual você entende que podem ser associados a essa discussão? 7. Comente esta frase: 'a nanociência, juntamente com a nanotecnologia, pode trazer para o mundo uma nova revolução industrial'.

- O quadro a seguir apresenta uma síntese do perfil dos professores que responderam ao questionário (perguntas 1, 2 e 3).

Tabela 2- Perfil dos professores

Como é possível observar na Tabela 2, a amostra é bastante variada no que diz respeito ao tempo de magistério, há professores no começo, outros no meio e no final da carreira. Quanto às séries, cinco professores atuam no primeiro ano, quatro no segundo ano e três no terceiro ano, contemplando, portanto, todas as séries do Ensino Médio. Por fim, no que se refere à formação, três são licenciados em Física e três em Química e um é mestre em Ensino de Ciências.

Desses professores, dois (P2 e P3) nunca trabalharam o assunto em sala de aula, o motivo apresentado por eles é a falta de tempo e o próprio desinteresse pelo tema, como exemplifica o excerto a seguir:

É interessante, mas com a redução da carga horária de física para 2 aulas semanais, torna-se difícil trabalhar temas além dos conteúdos. (P3)

Os quatro professores (P1, P4, P5, P6) que já trabalharam o assunto, mencionaram que o abordaram articulado aos seguintes conteúdos: ondas eletromagnéticas, formação de substâncias (química), semicondutores e grandezas.

Apesar de alguns nunca terem trabalhado o assunto, todos o consideram importante, em especial porque entendem que os alunos podem, a partir dessa discussão, se interessar pela ciência e/ou compreender as potencialidades da ciência, como mostram os excertos a seguir:

Esse tema deveria ser trabalhado em sala, tendo em vista que faz parte do cotidiano dos alunos. Talvez desperte o interesse dos alunos pela ciência, embora ciência não seja somente aplicação tecnológica. (P6)

Sim, por entender que a ciência pode ajudar nas soluções da sociedade. (P2)

- (...) porque eles poderão ter uma ideia das inúmeras utilidades da nanotecnologia para o futuro da humanidade. (P5)

Quanto aos conteúdos do currículo podem ser abordados a partir desses temas, os professores mencionaram: mecânica, óptica, termologia, matéria e substâncias, eletromagnetismo e estrutura atômica, mas não especificaram qual a relação entre esses conteúdos e a nanociência e nanotecnologia.

Por fim, todos os professores concordaram com a frase da questão 7 'a nanociência, juntamente com a nanotecnologia, pode trazer para o mundo uma nova revolução industrial', como é exemplificado pelo excerto a seguir:

Sim com toda certeza teremos uma enorme quantidades de produtos de última geração entre eles, tecidos, produtos medicinais, produtos de limpeza, medicamentos para fungos, filtros de proteção solar e outros. (P5)

Tal frase retrata a evolução tecnológica e científica que tem acontecido nos últimos anos e que se tem manifestado principalmente na indústria, de modo que os consumidores têm se beneficiado com equipamentos mais sofisticados, com múltiplas funções, tamanhos reduzidos e muitas outras vantagens.

Essas respostas em particular, apontam para uma concepção ingênua sobre o tema e sobre as relações CTS. Os professores associaram a 'nova revolução industrial', somente, a aspectos positivos, indicando que apresentam uma concepção salvacionista de ciência e tecnologia (AULER, 2002).

## Considerações

Percebe-se que tanto os livros didáticos quanto os professores tratam o tema proposto como algo possível de ser abordado em sala de aula. Da análise dos Livros Didáticos é possível afirmar que as discussões sobre nanociência e nanotecnologia podem ser realizadas, no Ensino Médio, articuladas aos conteúdos de Óptica e Física Moderna. Também, que elas não estão, de fato, incorporadas nos Livros, visto que comparecem, na maioria dos casos, em textos complementares e a título de informação e/ou curiosidade, sem o aprofundamento necessário.

Com a análise das compreensões dos professores, pode-se notar que há um consenso sobre a importância de se trabalhar ou, pelo menos, mencionar sobre o assunto na sala de aula. Inclusive, a maioria já trabalhou o tema aqui proposto e apenas um professor não considera viável falar de tal assunto em aulas de Física devido à carga horária. Merece destaque, também, o fato de os professores articularem o tema à praticamente todos os conteúdos de Física, contudo não especificam essa articulação.

No que se refere às concepções sobre CTS presente nos textos e nas opiniões dos professores destaca-se que em ambos os casos é possível perceber uma ênfase nos aspectos positivos da nanociência e a nanotecnologia. Nos livros, por exemplo, não há discussões sobre possíveis problemas que podem causar e/ou sobre as pesquisas relacionadas às questões éticas. Apenas em um livro é mencionado que não sabemos a natureza dos impactos e se os mesmos serão controláveis ou não; mas isso aparece somente ao final de um texto de duas páginas, que ressalta as contribuições milagrosas da nanociência e da tecnologia. Também não são discutidas quaisquer questões relacionadas aos financiamentos das pesquisas e decisões sobre questões de pesquisa e metodologias adotadas. Nas falas dos professores também é possível perceber uma perspectiva que se aproxima da salvacionista (AULER, 2002). Diante desses resultados, entende-se

que discussões sobre esse assunto deveriam ser abordadas em cursos de formação inicial e continuada de professores.

## Referências Bibliográficas

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