RADIAÇÃO SÍNCROTRON NO BRASIL E TECNOLOGIA NO ENSINO DE FÍSICA: ALGUMAS PROPOSTAS

## RADIAÇÃO SÍNCROTRON NO BRASIL E A TECNOLOGIA NO ENSINO DE FÍSICA: ALGUMAS PROPOSTAS

## SYNCHROTRON RADIATION IN BRAZIL AND TECHNOLOGY IN PHYSICS TEACHING: SOME PROPOSALS

Rafaelle da Silva Souza 1 , Taneska Santana Cal 2

1 PPGEFHC/UFBA/UEFS/Lacic; Instituto Federal da Bahia/Seabra; rafaellessouza@gmail.com 2 PPGEFHC/UFBA/UEFS/Lacic; taneska@gmail.com

## Resumo

A presente investigação teve como objetivo discutir a importância da formação continuada de professores de ciências, através de um contexto específico, envolvendo o conteúdo de radiação, as aplicações tecnológicas e sua aproximação da sala de aula. Recorrendo a dados obtidos através de questionário, respondido por 10 participantes professores de ciências, investigamos como o tema radiação é percebido por eles. Respaldada em trabalhos já realizados na área uma discussão é realizada sobre a aproximação da radiação à sala de aula. Em consequência, é construída uma proposta de curso de extensão para professores de ciências com ênfase temática na Radiação Síncrotron no Brasil com enfoque na História e Filosofia da Ciência e no Movimento CTSA - suas linhas gerais são apresentadas. A contribuição primária deste trabalho é propor um caminho a ser trilhado para estimular o professor a desenvolver atividades pedagógicas que favoreça o estímulo a curiosidade, argumentação e discussão dos conteúdos no cotidiano percebendo o ensino e aprendizagem como processo dinâmico.

Palavras-chave : Radiação Síncrotron; Tecnologia; Ensino de Física.

## Abstract

The purpose of the present study was to discuss the importance of continuing education for science teachers through a specific context involving the radiation content, technological applications and their approach to the classroom. Using data obtained from a questionnaire from 10 participating science teachers, we investigated how the radiation theme is perceived by them. Backed by work already done in the area, a discussion is held about the approach of radiation to the classroom. As a result, a proposal for an extension course for science teachers with a thematic emphasis on Synchrotron Radiation in Brazil with a focus on the History and Philosophy of Science and the STSE movement is constructed - its general lines are presented. The primary contribution of this work is to propose a path to be followed in order to encourage the teacher to develop pedagogical activities that favor the stimulation of curiosity, argumentation and discussion of the contents in daily life, perceiving teaching and learning as a dynamic process.

Keywords : Synchrotron Radiation; Technology; Physics Teaching.

## Introdução

Pesquisas na área de ensino de ciências têm enfatizado a importância de uma formação científica ampla e geral que seja significativa para os estudantes em todos os seus níveis de ensino. Na área de pesquisa em Ensino de Física, especificamente, é corrente a discussão sobre como tratar a inserção de tópicos de Física Moderna e Contemporânea (FMC) no ensino médio, bem como quais seriam os seus temas relevantes nesse nível de ensino (OSTERMANN e MOREIRA, 2000).

Atualmente, a Ciência é socialmente vista como um instrumento valioso e seguramente confiável. São perspectivas e paradigmas que orientam o desenvolvimento tecnológico e científico, em prol do bem-estar social (CHALMERS, 1993). Nesse sentido, a Ciência impulsiona as mobilizações políticas, econômicas, educacionais, culturais, e outros, provocando a interação entre Ciência-TecnologiaSociedade-Ambiente (CTSA) fazendo com que os estudantes sejam capazes de interpretar o mundo de um ponto de vista científico.

No entanto, há um descompasso entre a relação CTSA e o ensino de ciências. Os conteúdos específicos são ministrados de modo isolados e descontextualizados, o que, muitas vezes, deve-se ao reflexo da má formação inicial dos professores, construída, igualmente descontextualizada. Os conceitos e suas aplicabilidades não são vistos de forma articulada. Isso prejudica as formações em ambos os níveis de ensino influenciando negativamente o aprendizado.

Dentre as dificuldades encontradas para inserir a FMC no currículo básico, têm-se, em destaque, obstáculos para a implementação dos parâmetros curriculares e o rompimento com as práticas tradicionais de ensino. Além disso, considera-se necessário formar o professor para ser agente transformador, capaz de desenvolver atividades pedagógicas que estimulem a curiosidade, argumentação e discussão dos conteúdos. Assim, segundo Sasseron e Carvalho (2011), se permite que o ensino não seja baseado na transmissão mecânica do conhecimento, e sim, um processo dinâmico de investigação e aprendizagem.

Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é discutir a importância da formação continuada de professores de ciências, através de um contexto específico, envolvendo o conteúdo de radiação, aplicações tecnológicas e maior aproximação da sala de aula. Inicialmente, investigou-se como a Radiação é reconhecida pelos professores, através de questionário aplicado e trabalhos já realizados na área. Em seguida, fora construída uma proposta de curso de extensão para professores de ciências com ênfase temática na Radiação Síncrotron, com enfoque na História e Filosofia da Ciência e no Movimento CTSA, com suas linhas gerais apresentadas.

## Desenho teórico-metodológico

Esse trabalho, de cunho qualitativo, é dividido em três partes. Na primeira parte apresenta-se brevemente a Radiação Síncrotron no Brasil. Na segunda parte, como forma de verificar as concepções gerais de professores sobre os usos da radiação no dia a dia, discutem-se dados obtidos a partir de um questionário aplicado em curso de verão, com duração de 30h, ministrado pela primeira autora, realizado entre os dias 29 e 31 de janeiro de 2020. Os sujeitos da investigação foram dez professores do fundamental II - cinco professores de ciências (física e química), três professores de matemática e dois da língua portuguesa, vinculados à rede pública de ensino. Na terceira parte, adotando a noção de tema gerador de

Paulo Freire (1987) com o propósito de aprofundar questões CTSA e Radiação, bem como estimular uma aprendizagem crítica, discutem-se algumas propostas didáticas. Busca-se incentivar a prática docente interdisciplinar, aproximando o conhecimento tecnológico da sala de aula e sinalizando sua relevância para a formação continuada de professores.

## Resultados e Discussão

## a) Radiação Síncrotron no Brasil

Hoje, em um mundo cada vez mais competitivo, envolvendo a Ciência e Tecnologia, é fundamental um profundo conhecimento das propriedades dos materiais. A evolução dos instrumentos está diretamente relacionada ao avanço do conhecimento. No Brasil, o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), organização social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC), tem ganhado destaque mundial, pela construção de um acelerador de partículas de radiação sincrotron, o Sirius.

Nossa aproximação com a Radiação Síncrotron foi oportunizada através da Escola Sirius para Professores do Ensino Médio (ESPEM), uma realização do CNPEM em parceria com a Sociedade Brasileira de Física (SBF), que tem efeito multiplicador para o ensino de física na educação básica, no sentido de ampliar a promoção de educação científica e melhorar o ensino de física moderna. Durante uma semana tivemos contato com as trajetórias de atuação do CNPEM com uso da Luz Síncrotron percebendo possibilidades para o ensino mais próximo de exemplos reais, de como as Ciências produzem Tecnologia e promove avanços para a sociedade. Entendemos que é preciso incentivar um ensino de FMC contextualizado sendo explorada a partir da tecnologia. Essa participação nos fez repensar nossas práticas e estratégias pedagógicas, bem como a formação do professor de ciências incentivando discussões sobre a Ciência, a Tecnologia e a Inovação.

Basicamente, o CNPEM é constituído por um complexo de laboratórios que favorece pesquisa de base, extensão e produção de produtos científicos e tecnológicos. O complexo do CNPEM é composto pelo Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), Laboratório Nacional de Biociências (LNBio), Laboratório Nacional de Inovação de Biorrenováveis (LNBR), Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) e o Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE). Esses citados laboratórios desenvolvem pesquisa a partir da Luz Síncrotron, por meio dos aceleradores de partículas UVX e Sirius. As referidas pesquisas abrangem tecnologias de inovação para agricultura, desenvolvimento de materiais, combustível e fármacos, através da exploração de nanopartículas.

- O Sirius é um empreendimento que pode ser considerado o maior marco para a ciência nacional. De acordo com o site do CNPEM, o 'acelerador de partículas Sirius, de 4ª geração, no qual feixes de elétrons serão acelerados a velocidades muito próximas da luz e ficarão circulando dentro de um anel de circunferência de 518 metros 24 horas por dia' (SIRIUS, 2020). Nesse tipo de acelerador, os elétrons são constantemente submetidos a desvios em suas trajetórias e, com isso, perdem energia na forma de uma radiação eletromagnética, denominada Luz Síncrotron. Esse tipo de radiação apresenta amplo espectro de comprimento de ondas, abrangendo do infravermelho a raios-X. O acelerador contém monocromadores os quais atuam como filtros que permitem a passagem de

um comprimento de onda específico, sendo possível isolar os diferentes tipos de radiação eletromagnética gerados e conduzi-los a estações experimentais nos arredores do Sirius (SIRIUS, 2020). Com isso, o Sirius é uma fonte que alimenta inúmeros tipos de equipamentos de pesquisa avançada, e consequentemente, contribui para que o Brasil avance na pesquisa científica e na inovação tecnológica.

Em termos de Ciência, isso implica na geração de feixes de elétrons mais colimados e mais brilhantes em relação aos demais aceleradores (SIRIUS, 2020). Experimentos científicos poderão ser realizados com altas resoluções sendo possível realizar determinados tipos de estudos anteriormente inviáveis. Os segmentos mais beneficiados por sua construção devem ser a agricultura, biologia, geologia, energia, saúde e materiais com a análise mais detalhada da estrutura e do funcionamento em escala micro e nanoscópias, das nanopartículas, átomos, moléculas e vírus. No entanto, apesar da atualidade e avanços na ciência brasileira, o tópico 'matéria e radiação' tem sido um tema preterido no currículo de Ciência, inclusive na formação inicial de professores conforme sinalizaremos a seguir.

## b) A concepção de professores de ciências sobre os usos da radiação

Em curso de verão, discutimos em geral, o ensino de ciências para além do papel do professor em relação à didática. Foram pontuadas as atuais estratégias metodológicas e realizado um comparativo com suas respectivas práticas. Fora oportunizado aos participantes, um momento para análise de diferentes pesquisas que continham relatos e resultados de implementações didáticas. Ao final foi discutida a importância da articulação CTSA no ensino de ciências, com foco exemplificativo da radiação na sociedade. Foi aplicado um questionário com dezesseis itens, tipo Likert, para compreensão de como essa temática é compreendida por um grupo de professores em atividade. Esse questionário baseiase nos argumentos de Günther (2003), contendo algumas afirmações de cunho social que buscam entender o conhecimento teórico dos cursistas acerca do tema.

As razões pelas quais se deseja conhecer as concepções sobre a presença de um dos tópicos da ciência moderna na sociedade (radiação) é que por muito tempo a palavra 'radiação' foi associada como uma situação ruim e perigosa (EIJKELHOF et al., 1990), assim, objetivamos mensurar o conhecimento sobre radiação de professores de ciências.

Quadro 1 : Questionário tipo Likert sobre Radiação no cotidiano.

A partir das respostas dos cursistas verificou-se que, apenas 1 professor discorda da presença da radiação no nosso cotidiano (item 1). Apenas 1 se mantem neutro sobre a afirmação de que todos os tipos de radiações têm as mesmas características (item 2) e, também, só 1 discorda, veementemente que a radiação seja usada em diagnóstico (item 3), bem como apenas 1 se mantém neutro sobre outras aplicações para a radiação (item 9). No entanto, esses números crescem ao aprofundar o nível das afirmativas: 6 professores se mantêm neutros quanto à aplicação da radiação na medicina para terapia (item 4). As opiniões são diversas sobre sua relação com a cura do câncer (item 5); ainda sobre as aplicações na área da saúde, 3 professores se mantêm neutro quanto a aplicação da ressonância magnética (item 6) e 4 professores não sabem, ou não têm certeza, de que no Brasil há usina nuclear (item 10). Curiosamente, todos concordam, ao se destacar um lado negativo da radiação, de que pode representar ameaças à vida humana (item 7) e que há diferentes níveis de sensibilidade (item 8).

A partir desses dados, concorda-se com Eijkelhof et al. (1990) que, os cursistas ao serem questionados sobre radiação, a primeira coisa que lhes vinha na cabeça eram palavras como câncer ou efeitos negativos, embora se reconheça a aplicação das diferentes formas de radiação.

Com referência aos itens do 11 até o 16, aproximando-se essa discussão da aula, verificou-se uma visão mais positiva em relação à radiação, no sentido da necessidade de seu ensino. Todos concordam que os conceitos da ciência moderna são de grande importância para o processo de ensino-aprendizagem dos estudantes (itens 11 e 12). Porém, apenas 2 professores reconhecem que, em geral, a ciência geralmente é ensinada distante da realidade dos alunos, enquanto outros 6 se mantêm neutros (item 14). Nesse conjunto, 8 cursistas concordam que é importante o ensino da radiação para contextualização (item 15) e outros 9 cursistas concordam que a ciência moderna contribui para entender o mundo real (item 16). O que nos chama atenção é que apenas 1 professor saberia explicar como funciona uma fonte de radiação (item 13).

Embora seja um assunto atual e que evidencie diversas aplicações tecnológicas, muitos desses profissionais resistem por não saberem como desenvolver tais atividades (HARTMANN e ZIMMERMANN, 2009). Dentre possíveis

causas para essa resistência destaca-se a formação inicial, muitas vezes baseada em aulas tradicionais sem necessariamente a inclusão dos resultados das pesquisas da área. Se por um lado, é uma temática atual e de extrema relevância, por outro, os professores não são motivados a levar essa discussão à sala de aula, mantendo amarras do ensino tradicional. O questionário apresenta breves indícios de que os professores participantes dessa pesquisa não têm ampla clareza sobre os usos, benefícios e malefícios da radiação. Desse modo, como uma contribuição primária, sinalizamos a necessidade de mais discussões sobre o tópico 'matéria e radiação' com o propósito de aprofundar questões da vida quotidiana, da ciência e das novas tecnologias e também aspectos relacionados com cuidados com a saúde, visando alcançar uma aprendizagem crítica.

## c) Propostas didáticas para o ensino de radiação

Segundo Moreira (2006), os estudantes devem ser provocados, desde o início do ensino em ciências, a entender a natureza das partículas, bem como qual o domínio, criações e recriação de estruturas atômicas nos estudos da FMC, apresentando a ciência do século XXI. 'Porque não começar a ensinar física a partir de tópicos contemporâneos? Dificilmente serão mais inapropriados do que a cinemática, a estática e a dinâmica' (MOREIRA, 2006, p. 89).

Um estudo, realizado por Renner e Krueger (2016), expõe que existe a insegurança dos professores em relação aos conteúdos, os quais são de difícil aplicação experimental e exigem abordagens diferenciadas no que diz respeito à didática do ensino. Além disso, a forma como este conteúdo vem sendo abordado em alguns livros de ensino médio, apesar da presença de textos 'interdisciplinares', parece não fazer muito sentido para os alunos (BROCKINGTON e PIETROCOLA, 2005; RESQUETTI, 2013). Muitos desses textos dedicam-se à divulgação alarmista dos efeitos lesivos da radiação ionizante nos acidentes radioativos e as consequências das bombas nucleares, ressaltando, sobremaneira, os problemas de saúde decorrentes. Ao nosso ver, tais aspectos proporcionam a formação de uma visão negativa e pouco crítica sobre o conhecimento.

Existem alguns livros que ressaltam discretamente as aplicações da radiação ionizante na medicina, na indústria, além dos benefícios do uso da energia nuclear. Há na literatura alguns trabalhos, como o de Medeiros e Lobato (2010), que apontam a associação negativa dos educandos com a temática radioatividade e seus efeitos deletérios, como destruição de ambientes, transformação da fauna e flora, câncer, anomalias e morte. Esses autores ressaltam que a escola contribui com uma baixa porcentagem de informação contra as demais fontes acessadas pelos alunos e colaboram para a formação de impressões negativas.

Para citar alguns avanços, tem-se: 1) a proposta de Furtado (2016) que apresenta um modulo didático sobre Radiação Eletromagnética e Radioatividade que utiliza recursos de ensino como vídeo, música, atividades experimentais, apresentações de slides, textos de divulgação científica e debates; 2) a sequência didática de Uliano (2018), destinada ao ensino das radiações no ensino médio considerando as relações CTSA para a 3ª série do ensino médio, dentro do contexto da FMC. No entanto, esses avanços parecem ainda bem limitados. Não é nossa intenção esgotar as propostas didáticas, mas apontar como o trabalho de aproximação desse tópico ao currículo tem sido trilhado. Percebe-se falta na literatura de propostas que incluam a discussão sobre Radiação Síncrotron no Brasil e suas tecnologias. Logo, esse caminho foi trilhado, inicialmente, nessa pesquisa.

Como primeiro passo, apresentamos uma visão panorâmica de uma proposta para curso de extensão voltado a professores de ciências, com abordagem temática freireana passando pelos três Momentos Pedagógicos, a saber: problematização inicial, organização do conhecimento e aplicação do conhecimento. A carga horária é de 30h (trinta horas), com cada encontro tendo duração de 4h e previsão de 1h para estudo, podendo sofrer alterações de acordo com a necessidade de ajustes no planejamento inicial dos seis encontros (Quadro 2).

Quadro 2: Panorama dos encontros e dos objetivos de ensino da proposta.

Fonte: elaborado pelas autoras.

## Algumas considerações

A inserção de FMC no ensino médio é fundamental para a compreensão das novas tecnologias e também à crítica das questões atuais que envolvem a dimensão CTSA. Este estudo concluiu que não é suficiente ensinar o conteúdo da radiação na sala de aula, mas é preciso, também, mostrar sua presença e importância no cotidiano. Foi percebido o quão importante é o papel da formação continuada na mudança de atitude frente à prática docente. Em vista de ser um tema pouco abordado, as pessoas crescem tendo em mente apenas os aspectos negativos, enquanto existem diversas aplicações pouco exploradas pelos professores.

Nossa contribuição principal é chamar atenção para a necessidade de mais incentivos a formação de professores de ciências, de modo que aproxime a ciência da aplicabilidade no cotidiano. Ao propor um curso de extensão sobre a Radiação Síncrotron estamos também aproximando dos professores para um conhecimento sobre um importante empreendimento brasileiro, o Sirius como meio para articulação do ensino de radiação, com tecnologias de ponta sendo estes fortes aliados.

## Agradecimentos

À CAPES pelo apoio financeiro junto a pós-graduação; à SBF e ao CNPEM pela realização da ESPEM 2020 e apoio financeiro para nossa participação; aos professores sujeitos da pesquisa.

## Referências

BROCKINGTON, G; PIETROCOLA, M. A realidade escondida: a dualidade onda-partícula para estudantes do ensino médio. 2005, 268 f. Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciências) - Universidade de São Paulo, São Paulo, 2005.

CHALMERS, A. F. O que é Ciência, afinal? Capítulo I. Brasília: Editora Brasiliense, 1993.

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