ABORDAGEM E CONTEXTUALIZAÇÃO CTS PARA O TEMA DE FÍSICA NUCLEAR EM DUAS COLEÇÕES DE LIVROS DIDÁTICOS APROVADOS PELO PNLD 2018

## ABORDAGEM E CONTEXTUALIZAÇÃO CTS PARA O TEMA DE FÍSICA NUCLEAR EM DUAS COLEÇÕES DE LIVROS DIDÁTICOS APROVADOS PELO PNLD 2018

## CTS APPROACH AND CONTEXTUALIZATION FOR THE NUCLEAR PHYSICS THEME IN TWO TEXTBOOKS APPROVED BY PNLD 2018

Ana Maria Bojarski 1 , Sarah Helem Tschá 2 , Karoline dos Santos Tarnowski 3 , Ivani T. Lawall 4 , Luiz Clement 5

3

1

UDESC/CCT/PROBIC/ana\_bojarski@hotmail.com

2

UDESC/CCT/PROBIC/sarah.helem.tsc@gmail.com

UDESC/CCT/PROMOP/karol.tarnowski@hotmail.com

4

UDESC/CCT/DFIS/ivani.lawall@udesc.br

5

UDESC/CCT/DFIS/luiz.clement@udesc.br

Apoio FAPESC e CNPQ

## Resumo

Este trabalho tem como objetivo evidenciar a abordagem e contextualização de Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS) com o tema de Física Nuclear em coleções de livros didáticos (LDs) aprovados pelo Programa Nacional do Livro e Material Didático (PNLD) de 2018. Utilizando um instrumento de análise desenvolvido pelo grupo de pesquisa, o qual avalia os LDs em quatro categorias, sendo elas: livro do professor, linguagem dos textos, aspectos históricos da construção do conhecimento físico e abordagem e contextualização CTS, sendo esta última categoria subdividida em outras quatro categorias: aspectos epistemológicos, humanístico-sociais, pedagógicos e técnicos, onde cada uma é constituída por um conjunto de itens/indicadores. Para tanto, foram selecionadas duas coleções de LDs por meio da consulta ao Guia do Livro Didático de 2018 (BRASIL, 2017). De modo geral, foi possível concluir que os LDs analisados evidenciam a abordagem e contextualização CTS com o tema de Física Nuclear, como já avaliado pelo PNLD 2018. Diante disso, a coleção C1 se destaca abordando temas com maior abrangência nos conteúdos, deixando de serem apenas questões técnicas, além de apresentar atividades de pesquisa e debate fazendo com que o aluno passe a ser um componente ativo no processo de ensino-aprendizagem, podendo assim criar suas próprias interpretações e tornar seu pensamento mais crítico. Já a coleção C2 caracteriza a importância do desenvolvimento tecnológico sobre os aspectos da Física Nuclear, apresentando também as influências desse desenvolvimento para a sociedade e para o meio ambiente.

Palavras-chave : Livro Didático. PNLD. CTS. Física Nuclear.

## Abstract

This work aims to highlight the approach and contextualization of Science, Technology and Society (CTS) with the theme of Nuclear Physics from two collections of textbooks (LDs) approved by the 2018 National Book and Didactic Material Program (PNLD).

Using an analysis instrument developed by the research group, which evaluates LDs in four categories, namely: the teacher's book, language of texts, historical aspects of the construction of physical knowledge and the CTS approach and contextualization, the latter category being subdivided into other four categories: epistemological, humanistic-social, pedagogical and technical aspects, where each one consists of a set of items / indicators. To this end, two collections of LDs were selected by consulting the 2018 Textbook Guide (BRASIL, 2017). In general, it was possible to conclude that the analyzed LDs show the CTS approach and contextualization with Nuclear Physics theme as already evaluated by the PNLD 2018. In view of this, the C1 collection stands out addressing themes with greater scope in the contents, ceasing to be just questions techniques, besides presenting research and debate activities making the student become an active component in the learning process, thus being able to create their own interpretation and make their thinking more critical. The C2 collection, on the other hand, characterizes the importance of technological development on aspects of Nuclear Physics, also presenting the influences on this development for society and the environment.

Keywords : Paper Books Collection. PNLD. CTS. Nuclear Physics.

## Introdução

É por meio da ferramenta de apoio nos processos educativos chamado de livro didático (LD) que aspectos históricos e culturais produzidos pela humanidade são introduzidos aos estudantes. Conforme afirma o Ministério da Educação (BRASIL, 2017), deve ser garantido ao cidadão o direito de acesso dentre as dimensões de ciência, cultura, sociedade, trabalho e tecnologia produzidos pela humanidade. Portanto, é ressaltado que o LD é uma das formas que o estudante possui para ter acesso ao conhecimento gerado no decorrer do tempo e assim estar ciente de suas responsabilidades sociais, ter estímulos durante as discussões, além de desenvolver seu pensamento crítico.

Conforme Schirmer e Saurwein (2017) são fundamentais as análises das coleções sugeridas pelo Programa Nacional do Livro e Material Didático (PNLD), pois o LD é a principal ferramenta de apoio nos processos educativos da Educação Básica, sendo também umas das escolhas didático-pedagógicas mais importantes do professor. Portanto, a literatura de análise de LDs aprovados pelo PNLD é vasta e, em relação ao tema de Física Nuclear, existem exemplares tanto de Física (SOUZA; GERMANO, 2009; DARROZ; ROSA; SILVA, 2017) quanto de Química (SÁ; SANTIN FILHO, 2009; SOUSA; SALES, 2016).

Ao longo dos séculos o estudo da estrutura da matéria trouxe novas descobertas, sendo possível definir a Física Nuclear como a física da matéria, rodeada de interações. De maneira simplificada, a Física Nuclear é o estudo de partículas que constituem o átomo como prótons, nêutrons e elétrons. Alguns fenômenos estudados relacionados com a Física Nuclear são o decaimento radioativo, as fissões e fusões nucleares, tipos de energia nuclear, entre outros (MAYER-KUCKUK, 1993).

Nesse contexto, buscamos analisar como esses fenômenos da Física Nuclear são tratados nos LDs conforme os aspectos de Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS) indicam, ou seja, levando em conta a aplicação da ética e da responsabilidade social e ambiental, conhecimentos mais abrangentes sobre esses temas, pensamento coletivo, domínio das tecnologias, aspectos culturais e históricos e, além disso, trazer

sugestões de novas metodologias de ensino e revelar a importância do desenvolvimento tecnológico.

## PNLD e os Livros Didáticos de Física

De acordo com Brasil (2017), o PNLD tem como objetivo prover LDs de qualidade nas escolas públicas de Ensino Fundamental e Médio e tem origem no âmbito federal, organizado pelo Ministério da Educação. Os livros sugeridos por esse documento são avaliados por comissões específicas para cada área. Essas avaliações abrangem desde elementos em respeito à legislação educacional até aspectos conceituais. Algo que deve ser considerado nas avaliações dos LDs em relação a contextualização é a utilização da abordagem CTS.

A abordagem CTS, de acordo com Lopes, Lawall e Menestrina (2017), tem a função de introduzir os avanços tecnológicos, responsabilidades sociais, como questões que envolvem o meio ambiente, e gerar um vínculo entre os conteúdos de sala de aula e o que o aluno vivencia fora da escola. Desta maneira, é possível categorizar o LD como um agente transformador, ou seja, que possa se relacionar com os acontecimentos da vida, permitindo uma aproximação entre aluno e a ciência. Isso pode ser encarado como uma forma de mostrar que ela está presente no dia a dia das pessoas, e não como algo fechado, imutável, intocável e neutro.

Este trabalho possui um caráter qualitativo e está sendo desenvolvido pelo Grupo de Estudo e Pesquisa em Ensino de Física e Tecnologia (GEPEFT) o qual faz parte do projeto intitulado: 'Formação, Inovação e Motivação no Processo de Ensino Aprendizagem na Área de Ciências, Matemática e Tecnologias'.

Nesse contexto, nos baseamos no instrumento desenvolvido e apresentado por Tacla et al. (2015). O enfoque é dividido em quatro categorias sendo elas: linguagem dos textos, livro do professor, aspectos históricos da construção do conhecimento físico e abordagem e contextualização de CTS. Essa última categoria é subdividida em outros quatro aspectos, e é com base nessa subdivisão que a análise deste trabalho foi estabelecida. Cada categoria possui alguns itens e a esses é atribuída uma pontuação de 0 a 4 para representar o quão presente o item está no material didático, ou seja, quanto maior a pontuação, maior é o atendimento do item.

Para tanto, houve inicialmente a seleção dos livros didáticos de Física pela consulta ao Guia do Livro Didático do PNLD 2018 (BRASIL, 2017). Com um total de doze coleções sugeridas pelo documento, apenas duas foram selecionadas: uma com a maior nota e uma com a menor nota, para que fosse possível a comparação entre elas. Sendo a coleção C1: Física em Contextos (PIETROCOLA, Maurício et al . 2016) e a coleção C2: Conexões com a Física (MARTINI, Glorinha et al. 2016).

Através desta seleção foram analisadas as categorias de avaliação do instrumento com enfoque em abordagem e contextualização CTS, sendo elas relacionadas aos aspectos: Epistemológicos, Humanístico-Sociais, Pedagógicos e Técnicos.

## Resultados e Discussões

A partir da análise prévia de todos os LDs sugeridos pelo PNLD 2018 (doze coleções), foi estipulada uma nota para cada categoria analisada. Em relação à categoria de abordagem e contextualização CTS, a coleção C1 foi a que se saiu melhor na pontuação com uma média de 6,28. Consequentemente, a coleção C2 não foi tão completa neste quesito, ficando com uma média de 2,91.

Na sequência serão apresentados os resultados da análise das coleções expondo a abordagem e contextualização CTS em forma de comparação entre C1 e C2, sendo elas relacionadas aos aspectos: i) Epistemológicos, ii) HumanísticoSociais, iii) Pedagógicos e iv) Técnicos.

- i) Epistemológicos: O primeiro indicador sugerido pelo instrumento é a categoria de epistemologia, visando encontrar nos LDs características tais como incentivar o desenvolvimento do espírito científico e o pensamento coletivo, estimular a formação generalista, humanista, crítica e reflexiva, além de oportunizar o conhecimento abrangente e não apenas questões técnicas. Os aspectos epistemológicos visam encontrar:

Conteúdos que oportunizem ao aluno uma visão de mundo diferenciada, buscando o significado do conhecimento a partir de contextos do mundo ou da sociedade em geral, levando o estudante a compreender a relevância e a utilizar o conhecimento para entender os fatos, tendências, fenômenos, processos que o cercam (LOPES; LAWALL; MENESTRINA, 2017, p.3).

Nessa perspectiva, a coleção C1 torna mais abrangente a definição de forças fundamentais da natureza (V.1, p. 166) ao mencionar e definir força nuclear, trazendo exemplificações de fenômenos. O mesmo ocorre em outro livro da coleção expondo os tipos de energia (V.2, p. 12), bem como a energia nuclear. Além desses tópicos, existem dois capítulos específicos que tratam de Física Nuclear (V.3, p. 216 e p. 245), o primeiro apresentando a estrutura da matéria, discutindo sobre o átomo, o núcleo e os tipos de decaimento, e o outro apresentando e discutindo as partículas elementares (quark, meson e hádron).

Em relação à análise da coleção C2, ao se estudar quantidade de movimento (V.1, p. 274) há uma comparação com a Física de Partículas e como esses dois conceitos podem estar relacionados. Por exemplo, na colisão de partículas, com velocidades próximas à da luz, o objetivo é obter informações das partículas originais, e isso só é possível devido à conservação da quantidade de movimento. Além disso, outras questões também são trabalhadas no livro como os geradores elétricos e usinas (V.3, p. 121) e as auroras boreais e austrais (V.3, p. 163). E por fim, é apresentado dois capítulos (V.3, pp. 243 - 257) sobre Mecânica Quântica e Física Moderna.

Os livros abordam questões sobre o domínio da tecnologia como, por exemplo, na coleção C1 aspectos relacionados à estrutura da matéria, partículas elementares, e na coleção C2 usinas e geradores elétricos. Esse fato deixa evidente que há uma reflexão CTS ao se tratar de Física Nuclear sobre uma perspectiva epistêmica, ou seja, uma reflexão sobre a construção do conhecimento em dimensões científicas, técnicas e sociais.

Verificou-se que, em relação aos aspectos epistemológicos, a coleção C1 se destaca, pois apresenta uma discussão mais ampla e completa dos conceitos relacionados à Física Nuclear. Os exercícios propostos nas duas coleções são constituídos por interpretações matemáticas ou no formato de múltiplas escolhas, trazendo uma visão mais mecanizada.

ii) Humanístico-Sociais: Na sequência, o instrumento sugere a análise em relação aos aspectos humanístico-sociais que caracterizam a busca por compreensão e aplicação da ética e da responsabilidade social, preocupação com a dimensão ambiental, valorização dos aspectos culturais, bem como a evidência da historicidade

do conhecimento científico. Como afirma Lopes, Lawall e Menestrina (2017), esta categoria prepara o educando para o exercício da cidadania.

Notam-se a respeito de questões sobre responsabilidades sociais e ambientais, no âmbito de Física Nuclear, na coleção C1, um texto sobre uma contextualização tecnológica e social (V.3, p. 237), o qual traz uma mediação sobre como esses tipos de tecnologias relacionadas a fenômenos da Física Nuclear podem interferir na sociedade e no meio ambiente, fazendo claramente uma reflexão de CTS sobre esse tema no aspecto humanístico-social. Por exemplo, o processo de enriquecimento do Urânio e o devido cuidado com resíduos nucleares, além da radiação emitida pela fissão nuclear, podendo danificar o DNA das células do corpo humano. Essa coleção também traz alguns aspectos de historicidade, como por exemplo, ao trazer o texto intitulado 'Os efeitos Colaterais da Ciência de Ponta' (V.3, p. 229), onde relata as descobertas de cientistas da área de pesquisa como Becquerel e Marie Curie.

Em relação à coleção C2 também foi observado menções sobre historicidade, como o estudo do méson e a descoberta de outras partículas elementares (V.3, p. 261), mostrado na Figura 1:

Figura 1: Partículas elementares descritas em C2 (V.3, p. 261).Fonte: Autores.

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Em relação aos aspectos culturais, estão presentes no fim de todos os volumes das duas coleções sugestões de museus e centros universitários para visita, além de indicações de livros, filmes e sites para pesquisa. Um exemplo de sugestão literal presente na coleção C2 é o livro do autor Robert Gilmore 'Alice no país do Quantum: A física quântica ao alcance de todos'.

iii) Pedagógicos: Os aspectos pedagógicos buscam analisar a relação com outros níveis de ensino, propiciar o desenvolvimento de habilidades como construir, organizar e procurar diferentes interpretações, produzir conhecimento onde o estudante é componente ativo do processo e apresentar novas metodologias de ensino.

Nesse contexto, C1 traz uma atividade de pesquisa e debate sobre energia nuclear no Brasil (V.2, p.64). Nesta atividade os alunos devem se organizar em equipes e realizar o debate dividindo-os em defensores e opositores da energia nuclear. Nesta mesma coleção, após iniciar com uma breve contextualização sobre bomba nuclear e energia nuclear (V.3, pp. 243-244), há outra proposta de debate sobre os benefícios e malefícios da Física Nuclear. Esse tipo de estratégia que envolve pesquisa e debate pode ser considerado uma nova metodologia de ensino, pois fazem com que o aluno saia de sua zona de conforto e passe a ser um componente ativo no processo de aprendizagem, podendo assim criar suas próprias

interpretações e tornar seu pensamento mais crítico. Além disso, atividades que propõem temas sobre a aplicação de tecnologias no Brasil remetem a uma reflexão CTS no âmbito pedagógico.

No que se refere à relação estabelecida com outros níveis de ensino, na coleção C2 estão presentes relações com o Ensino Superior, onde é exposto situações de aplicação tecnológica em relação à Física Nuclear. Alguns exemplos são os casos da engenharia na construção de usinas termonucleares, físicos no trabalho de bombas atômicas, na arqueologia na datação de fósseis por carbono-14, além da área da medicina em relação às aplicações de radioatividade e cura de tumores.

iv) Técnicos: Por último há a classificação técnica no qual é analisado aspectos relacionados a projetar e conduzir experimentos, estimular o uso de novas tecnologias, valorizar a importância do desenvolvimento tecnológico, desenvolver análise de causa e efeito, e por fim, incentivar o trabalho de pesquisa e investigação científica. Segundo Lopes, Lawall e Menestrina (2017), esta categoria exige dos LDs a valorização do desenvolvimento tecnológico, visando também o processo de construção científica.

Levando em consideração a inviabilidade de se trabalhar com experimentos a respeito do tema de Física Nuclear, este item foi considerado como 'Não se aplica'. Em relação à menção de novas tecnologias, a coleção C1 traz uma descrição do funcionamento de uma usina nuclear (V.2, p. 61), exaltando a importância do desenvolvimento tecnológico estabelecido no Brasil e remetendo a uma reflexão CTS no âmbito técnico.

A coleção C2 também indica questões de desenvolvimento tecnológico como o Grande Colisor de Hádrons (LHC) (V.2, p. 36), a usina nuclear Three Mile Island e as trocas de calor que ocorrem no processo (V.2, p. 83) e por fim o Observatório de Raios Cósmicos Pierre Auger ( .2, p. 235).

Em relação ao aspecto de desenvolver análise de causa e efeito e o incentivo de trabalho de pesquisa e investigação científica, foi possível observar essas características nas duas coleções, principalmente no desenvolvimento dos projetos temáticos, envolvendo os fenômenos de energia nuclear, como já discutidos outrora.

## Considerações Finais

O objetivo de analisar duas coleções de livros didáticos aprovados pelo PNLD de 2018 sendo elas 'C1': Física em Contexto; e 'C2': Conexões com a Física, considerando a abordagem e contextualização de CTS com o tema central de Física Nuclear foi atingido. Diante dessa análise, foi possível verificar as classificações pertencentes a cada LD com enfoque em CTS.

De acordo com a classificação dos aspectos epistemológicos , a coleção C1 se mostrou mais completa, desenvolvendo a compreensão do próprio homem em seu meio, incentivando o pensamento reflexivo, e principalmente, oportunizando o aluno ao conhecimento abrangente e não apenas questões técnicas. De outro modo, a coleção C2 também apresentou conceitos relacionados à Física Nuclear, porém de forma não tão abrangente. Portanto, há uma reflexão CTS ao se tratar de Física Nuclear sobre uma perspectiva epistêmica.

Na classificação dos aspectos humanístico-sociais , foi verificado na coleção C1 o estímulo ao pensamento crítico, à preparação para o exercício da cidadania, relacionando questões como política, economia, meio ambiente e sociedade, além de evidenciar a historicidade do conhecimento científico, trazendo uma reflexão de CTS

no aspecto humanístico-social. Na coleção C2 também foi observado algumas evidências de historicidade do conhecimento científico de modo subjetivo.

Para a classificação dos aspectos pedagógicos foi observado, na coleção C1, uma busca por novas metodologias de ensino possibilitando outras perspectivas educacionais, além de propiciar uma relação entre a teoria e a prática e apresentar atividades de pesquisa e debate, fomentando o pensamento crítico e remetendo a uma reflexão CTS no âmbito pedagógico. No que se refere à relação estabelecida com outros níveis de ensino, a coleção C2 estão presentes relações com o Ensino Superior, onde é exposto situações de aplicação tecnológica em relação à Física Nuclear.

E por fim, a avaliação dos aspectos técnicos mostrou que a coleção C1 expõe questões que desenvolvem a análise de causa e efeito bem como incentiva o trabalho de pesquisa e investigação científica. Já a coleção C2 valoriza a importância do desenvolvimento tecnológico no Brasil e no mundo, remetendo a uma reflexão CTS no âmbito técnico.

Conforme retratado nas categorias acima, há uma reflexão CTS nos LDs selecionados. De maneira geral, foi notado que a dimensão epistêmica é menos retratada do que a dimensão técnica, ou seja, a aplicação das tecnologias é mais evidente nos LDs do que o desenvolvimento e a construção do domínio tecnológico.

Para tanto, ao fim da nossa análise das duas coleções, elas apresentam aspectos relativos à Física Nuclear, questões pontuais relacionadas à CTS, principalmente envolvendo assuntos relativos à energia nuclear (bomba atômica e usinas termonucleares) nos projetos temáticos. Além disso, conscientizando o aluno para que se torne um cidadão ativo, ciente de suas responsabilidades sociais, capaz de fazer suas escolhas diante disso.

A sugestão de próximos estudos é continuar com uma análise em torno de aspectos históricos e descrever como esses aspectos interagem com a análise de enfoque em CTS.

## Referências

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