ESCOLA DE FÍSICA DO CERN: UMA REVISÃO SISTEMÁTICA DE LITERATURA EM EVENTOS NACIONAIS DE ENSINO DE FÍSICA

## ESCOLA DE FÍSICA DO CERN: UMA REVISÃO SISTEMÁTICA DE LITERATURA EM EVENTOS NACIONAIS DE ENSINO DE FÍSICA

## CERN TEACHERS PROGRAMME: A SYSTEMATIC REVIEW IN NATIONAL MEETING ON PHYSICS EDUCATION

## Luciano Denardin 1 , Gabriel Santos Ortiz 2

1 Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul/Programa de Pós-Graduação em Educação em Ciências e Matemática, luciano.denardin@pucrs.br

2 Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul/Programa de Pós-Graduação em Educação em Ciências e Matemática, gabriel.ortiz@edu.pucrs.br

## Resumo

Neste trabalho é realizada uma revisão sistemática de literatura de trabalhos completos apresentados no Simpósio Nacional de Ensino de Física (SNEF) e no Encontro de Pesquisa em Ensino de Física (EPEF) nos últimos dez anos e que envolviam a temática Escola de Física do CERN. O corpus é formado por doze trabalhos divididos entre relatos de experiência e artigos de pesquisa, com uma ligeira superioridade de trabalhos socializados no SNEF. A minoria deles apresenta rigor metodológico, sendo que um pouco mais de 30% evidenciam as metodologias de análise e/ou de pesquisa utilizadas. Identificou-se que muitos relatos de experiência detalham a programação da Escola de Física do CERN e como a vivência impacta seus participantes. Aspectos técnicos e teóricos dos experimentos desenvolvidos no CERN são descritos, bem como as principais atividades realizadas pelos professores após retornarem às atividades docentes. Alguns trabalhos analisaram a abordagem da física de partículas e da física moderna e contemporânea no ensino médio por professores participantes da Escola de Física do CERN e verificaram que tal inserção ocorre de maneira superficial e ilustrativa. Alguns trabalhos investigaram as concepções de ciência dos professores participantes e constataram que elas melhoram após a participação no curso de formação continuada.

Palavras-chave : Escola de Física do CERN; Revisão sistemática de literatura

## Abstract

In this work, a systematic literature review of the complete works presented at the National Symposium on Physics Education (SNEF) and at the Meeting on Physics Education (EPEF) in the last ten years, involving the thematic CERN Portuguese Language Teachers Programme, is carried out. The corpus is formed by twelve works divided between experience reports and research articles, with a slight superiority of works socialized in the SNEF. Their minority has methodological rigor, with a little more than 30% showing the analysis and/or research methodologies used. It was found that many experience reports detail the programming of the CERN Portuguese Language Teachers Programme and how the experience impacts its participants. Technical and theoretical aspects of the experiments developed at CERN are described, as well as the main activities carried out by teachers after

returning to teaching activities. Some studies analyzed the particle physics and modern physics approach in high school by teachers participating in the CERN Portuguese Language Teachers Programme and found that such insertion occurs in a superficial and illustrative way. Some works investigated the science conceptions of the participating teachers and found that they improve after participating in the continuing education course.

Keywords : CERN Portuguese Language Teachers Programme; systematic literature review.

## Introdução

Este trabalho consiste em uma revisão sistemática de literatura (RSL) envolvendo a temática 'Escola de Física do CERN'. O corpus da RSL é constituído pelos trabalhos completos apresentados no Simpósio Nacional de Ensino de Física (SNEF) e no Encontro de Pesquisa em Ensino de Física (EPEF), desde a edição de 2010. Ambos os eventos são organizados pela Sociedade Brasileira de Física (SBF) e têm periodicidade bianual.

A Escola de Física do CERN consiste em um curso de formação continuada destinada a professores da educação básica e ocorre na Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN). A participação de professores brasileiros neste curso começou em 2009 e, desde então, mais de 200 docentes já o frequentaram.

## Escola de Física do CERN

A Escola de Física do CERN é um curso de formação continuada que ocorre nas instalações do próprio CERN. De periodicidade anual, professores brasileiros e luso-falantes participam das atividades ministradas e organizadas pelos próprios cientistas do CERN. Os professores brasileiros são selecionados pela Secretaria para Assuntos de Ensino da SBF e, desde 2009, mais de duzentos docentes da educação básica já participaram do curso, que até 2014 teve apoio financeiro da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).

A Escola de Física do CERN tem duração de uma semana e as atividades ocorrem em dois ou três turnos diários. Além de atividades culturais, são ofertadas palestras sobre as pesquisas, equipamentos e tecnologias desenvolvidas no CERN. Um minicurso teórico sobre física de partículas é ministrado ao longo da semana. Visitas técnicas para os experimentos, aceleradores (incluindo o Grande Colisor de Hádrons - LHC), salas de controle e outros espaços físicos do CERN também estão entre os itens da programação. Uma oficina que visa a instrumentalizar os professores na confecção de uma câmara de nuvens utilizando materiais de baixo custo finaliza o conjunto de atividades desenvolvidas na Escola de Física do CERN (GARCIA, 2015).

## Metodologia

A RSL apresentada neste trabalho segue as cinco etapas preconizadas por Khan; Kunz; Kleijnen (2003). A primeira etapa consiste em elaborar questionamentos que guiarão a revisão de literatura. No caso deste trabalho, a pergunta guia foi: ' Quais as características dos trabalhos apresentados nos EPEF's e SNEF's que têm como temática a Escola de Física do CERN? A segunda etapa da

RSL visa a localizar obras relevantes ao assunto de interesse. No caso desta revisão, buscou-se trabalhos nas atas dos SNEF's e EPEF's a partir de 2010 (uma vez que a primeira edição da Escola de Física do CERN ocorreu em 2009), sendo localizados treze trabalhos. A terceira etapa sugerida pelos autores diz respeito a uma leitura detalhada das obras, avaliando a qualidade das mesmas e verificando critérios de inclusão e de exclusão. Dentre os critérios de inclusão está o fato de apenas comporem o corpus da RSL trabalhos completos apresentados nesses dois eventos. A partir da leitura dos trabalhos, uma obra foi excluída, pois apesar de trazer a temática Escola de Física do CERN tratava-se de um resumo de uma palestra que ocorreu na edição de 2015 do SNEF e não de trabalho completo apresentado em evento. Destaca-se ainda que outras atividades como exposições, minicursos e reuniões de participantes da Escola de Física do CERN apareceram nas programações dos eventos e foram igualmente excluídas. As principais características dos trabalhos foram sintetizadas em uma ficha de leitura, como indica a quarta etapa da RSL proposta por Khan; Kunz; Kleijnen (2003). Por fim, na quinta etapa da RSL, um metatexto deve ser elaborado, apresentando informações fidedignas que respondam à pergunta elaborada na etapa 1.

O quadro 1 apresenta os títulos, autores, evento/edição dos doze trabalhos que constituem o corpus desta RSL. É indicado ainda um código que identificará o trabalho ao longo da análise. Aqueles apresentados no SNEF terão o código SN e os publicados no EPEF, EP.

Quadro 1- Trabalhos analisados

## Resultados e Discussão

A figura 1 mostra um gráfico que relaciona o número de trabalhos apresentados, por edição, para cada um dos eventos analisados. Destaca-se que o EPEF ocorre em anos pares e o SNEF em anos ímpares, de forma que foram analisadas cinco edições de cada evento. Do total da amostra que constitui o corpus , sete foram apresentados no SNEF e cinco no EPEF. Metade dos trabalhos dessa revisão foram publicados nos últimos quatro anos.

Figura 1- número de trabalhos apresentados nas diferentes edições dos eventos

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À exceção de EP01, todos os trabalhos têm como autor/coautor pelo menos um participante da Escola de Física do CERN. Considerando autores e coautores, dois participaram da edição de 2009, quatro da edição de 2010, um da edição de 2012 (mas que tem 4 trabalhos publicados com essa temática), quatro da edição de 2013 e três da edição de 2016. Nove autores/coautores não participaram de nenhuma edição do curso supracitado sendo, muitas vezes, orientadores dos professores participantes da Escola de Física do CERN em cursos de pósgraduação.

Verificou-se que metade dos trabalhos possuem características de relato de experiência, sendo quase todos apresentados no SNEF, possivelmente pela característica do evento. A figura 2 apresenta dois gráficos referentes às metodologias de pesquisa e de análise empregados nas produções investigadas. Observa-se que tanto para as metodologias de análise, quanto de pesquisa, quase 70% dos trabalhos não especificam a metodologia adotada. Além disso, em relação aos instrumentos de coletas de dados, um trabalho utilizou questionário, três trabalhos empregaram entrevistas semiestruturadas e os demais não especificam.

Figura 2- distribuição dos trabalhos no que diz respeito às metodologias de análise e de pesquisa utilizadas. Os números apresentados remetem ao total de trabalhos que empregaram a referida metodologia.

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Muitos trabalhos fazem uma descrição das características da Escola de Física do CERN, explorando as atividades realizadas durante o curso , seja como uma seção da fundamentação teórica, seja como principal aspecto do texto. Em SN01, por exemplo, os autores apresentam uma descrição detalhada da Escola de Física do CERN, incluindo os critérios do processo de seleção. Por se tratar de um trabalho apresentado em 2011, entende-se essa ênfase, pois havia acontecido até então apenas duas edições da Escola do CERN e os autores buscavam também divulgar essa possibilidade de formação para seus pares. Os autores, que participaram das duas primeiras edições do curso, descrevem as atividades que ocorrem durante a estadia em Genebra.

Neste mesmo sentido, SN02 e SN05 apresentam as diferentes atividades realizadas na Escola de Física do CERN, detalhando cada uma das palestras, visitas técnicas e demais vivências. Em SN02 é ressaltado a importância das visitas técnicas e como elas se relacionam com as palestras e minicursos teóricos. Já SN05 traz tanto uma narrativa das atividades, quanto explora aspectos técnicos e teóricos associados aos equipamentos do CERN.

Essa abordagem teórica da física de partículas e técnica dos experimentos do LHC é o foco do trabalho SN03. Nele é realizada uma retrospectiva histórica do CERN, destacando os motivos que levaram à sua fundação, seus objetivos e as principais linhas de pesquisa desenvolvidas atualmente, trazendo aspectos teóricos da física de partículas envolvidos nessas linhas de investigação. Depois apresenta a estrutura geral do LHC e seus principais experimentos, discutindo parâmetros técnicos e explicando os princípios físicos de funcionamento envolvidos.

Muitos dos trabalhos socializados na forma de relato de experiência descrevem as principais atividades realizadas pelos professores após a participação na Escola de Física do CERN . Dentre as atividades realizadas, destacam-se:

- - participação na Semana Nacional de Ciência e Tecnologia (SN01);
- - promoção do Masterclasses (SN01);
- - participação em eventos científicos (SN01 e SN02);
- -entrevistas e reportagens vinculadas na mídia (SN01 eSN02);
- -visitas virtuais ao ATLAS (SN04);
- - realização de palestras e minicursos de divulgação do CERN (SN01, SN02 e SN04);
- - confecção de blogs (SN01 eSN02);

Além disso, é relatado a produção de material didático. No caso de SN01 e SN04 foram elaboradas apostilas que discutem a Física Moderna e Contemporânea (FMC). SN02 afirma que alguns participantes confeccionaram vídeos e jogos de cartas envolvendo o CERN e a física de partículas. SN05 descreve sequências didáticas que foram desenvolvidas no ensino médio que envolviam a discussão dos primeiros instantes do Big-Bang, as interações fundamentais e aspectos gerais da física atômica, nuclear e de partículas. Essas propostas se relacionavam com a '[...] aplicabilidade dos conceitos nos experimentos do CERN, a tecnologia produzida nas pesquisas e suas aplicações' (SN05, p.8).

A abordagem da física de partículas e da FMC por professores participantes da Escola de Física do CERN foram a temática de investigação de EP01 e EP05, respectivamente. Mesmo com instrumentos de coletas de dados distintos (para EP01, 32 participantes responderam um questionário e para EP05 foram realizadas entrevistas semiestruturadas com 6 professores participantes), as conclusões dos dois trabalhos são similares.

Esses dois trabalhos verificaram que o ensino de física de partículas e de FMC é realizado de maneira muito incipiente por parte dos professores participantes da Escola de Física do CERN. Isso ocorre pelo fato do currículo e dos exames avaliativos externos ainda estarem direcionados para a física clássica, por falta de tempo para preparem atividades, pela carga horária de trabalho e o pequeno número de encontros semanais com os alunos. EP01 verificou que a abordagem ao assunto se dá de forma qualitativa por meio de vídeos e simulações, enquanto EP05 identificou que os professores costumam narrar a vivência em Genebra, fazendo divulgações do CERN e das pesquisas desenvolvidas. EP01 afirma que foram raros os discursos em que foi possível identificar a construção de conhecimentos no

programa referentes à maneira de ensinar física de partículas no ensino médio. Entendem então que a Escola de Física do CERN parece focar em aspectos conceituais e não pedagógicos, o que fez os autores sugerirem a participação de ministrantes capacitados para o ensino de física nesta formação. Esses aspectos também foram identificados por Oliveira (2017).

Dois trabalhos dos mesmos autores visam a analisar as visões de ciência dos mesmos professores antes (EP02) e depois (EP04) da participação na Escola de Física do CERN.

EP02 verificou que aspectos relacionados à natureza da ciência envolvendo uma visão rígida, sem espaço para a criatividade e pautada em métodos específicos estavam presentes nas falas dos professores antes de participarem da formação no CERN. Eles entendem que a dúvida faz parte do fazer científico e que tal é realizada de forma coletiva, contudo atribuem uma visão caricatural do cientista. As contradições, os debates científicos, as transições paradigmáticas e as relações complexas com a tecnologia foram pouco apontadas.

EP04 analisou as visões de ciência após a participação dos mesmos professores na Escola de Física do CERN. Foi constatado que a concepção de que os cientistas desenvolvem um trabalho coletivo e colaborativo ficou fortalecida pela participação no curso supracitado. Entendem que o conhecimento é provisório e que está em constante reformulação, sendo influenciado por fatores externos e internos à própria ciência. Alguns professores, mesmo após a participação na Escola de Física do CERN, mantiveram uma visão caricatural e excêntrica dos cientistas. Observou-se ainda que os professores percebem que muito da tecnologia e do conhecimento científico desenvolvido no CERN acabam sendo utilizados em outras áreas, como na medicina e na transferência de dados. Por fim, os autores concluem que a '[...] vivência por uma semana em um laboratório de física de alto nível e o convívio com cientistas pode contribuir para que os professores melhorem suas concepções acerca da natureza da ciência e desmistifiquem o trabalho dos cientistas' (EP04, p.7).

Os trabalhos SN07 e EP03 envolvem a análise documental . O primeiro inventariou os currículos lattes de 103 professores, enquanto o segundo examinou o livro 'Nós, Professores Brasileiros de Física do Ensino Médio, estivemos no CERN' (GARCIA, 2015), que tem como autores os professores participantes de diversas edições da Escola de Física do CERN.

SN07 verificou que os professores, após participarem da Escola de Física do CERN, passam a buscar cursos de formação stricto sensu . Além disso, constatam que a participação dos professores em eventos científicos ocorre mais na forma de minicursos, exposições e mostras do que como apresentação de trabalhos completos. Essa evidência pode explicar o pequeno número de trabalhos que constituem o corpus dessa revisão.

EP03 obteve as seguintes categorias após realizar a Análise Textual Discursiva (ATD) no livro organizado por Garcia (2015): inscrição da Escola CERN, confiança na seleção, motivação e expectativas, preparativos para a viagem, a passagem para Portugal, a passagem pelo CERN e repasse dos conhecimentos.

Muitas dessas categorias estão relacionadas com as temáticas dos trabalhos envolvidos nessa revisão de literatura. Os autores constatam que muitos professores participantes nunca haviam saído do Brasil e estavam distantes da academia, bem

como que apresentavam baixa expectativa em serem selecionados. Verificam ainda que o Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência (PIBID) teve papel fundamental na reaproximação dos professores com a universidade, e que possa têlos incentivado a participarem da seleção. Concluem que a maior motivação relatada para a participação no programa foi a atualização de conhecimentos científicos. Ainda assim, desenvolveram-se outros aspectos como a organização e condução do ensino, a investigação sobre a própria prática e o planejamento da carreira profissional. Ficou evidente a sensação de responsabilidade social dos educadores em repassarem o conhecimento obtido e suas crenças de autoeficácia.

## Considerações Finais

Este trabalho realizou uma revisão sistemática de trabalhos apresentados nas últimas edições do SNEF e do EPEF e que envolviam a temática Escola de Física do CERN. Observou-se que muitos dos autores e coautores dessas produções foram participantes desse curso. Os trabalhos que envolvem relatos de experiência narram a vivência no curso de formação continuada, descrevendo as atividades lá realizadas, bem como as principais ações desenvolvidas pelos professores após o retorno às suas atividades docentes. Em relação aos artigos de pesquisa, dois deles avaliaram a abordagem da FMC pelos professores após a participação no evento, dois envolviam aspectos relacionados à natureza da ciência e um realizou análise documental.

Verificou-se ainda que muitos trabalhos destacam a importância de realizarem ações de divulgação científica relacionadas ao CERN. Também relatam que o programa contribui com a formação dos professores, sendo uma forma de preencher lacunas no que diz respeito, por exemplo, à ausência de disciplinas de física de partículas nos cursos de licenciatura em física. Os autores também consideram que a participação motiva os professores a trabalharem esses assuntos em sala de aula. Contudo, apesar dos relatos de experiências preconizarem esse aspecto, EP01 e EP05 verificaram que a abordagem da FMC não ocorre de forma sistemática e aprofundada pelos professores.

Por fim, a possibilidade de aprender in loco pode contribuir com a construção de uma concepção mais adequada da natureza do conhecimento científico e o convívio com professores de outros países propicia uma importante troca de conhecimentos.

## Referências

GARCIA, N.M.D. A Escola de Física CERN e sua contribuição na formação de professores brasileiros de Física do Ensino Médio. In: GARCIA, N.M.D. (Org.) Nós, professores brasileiros de física do Ensino Médio, estivemos no CERN. São Paulo: Sociedade Brasileira de Física: Editora Livraria da Física, 2015. p. 59-82.

KHAN, S.K; KUNZ, R.; KLEIJNEN, J. Five steps to conduction a systematic review. Journal of the royal society of medicine , v.98, p.118-121, 2003.

OLIVEIRA, L.D. Modelo teórico para a interação professor-cientista a partir da Escola de Física do CERN: um estudo de caso à luz da epistemologia de Fleck . 2017, 242f. Tese (Doutorado em Educação em Ciências e Matemática) - Faculdade de Física, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.