HISTÓRIA DA FÍSICA NO ENSINO MÉDIO: UM OLHAR SOBRE ARTIGOS COM APLICAÇÕES EM SALA DE AULA

## HISTÓRIA DA FÍSICA NO ENSINO MÉDIO: UM OLHAR SOBRE ARTIGOS COM APLICAÇÕES EM SALA DE AULA

## HISTORY OF PHYSICS IN HIGH SCHOOL: AN ANALYSIS OF ARTICLES WITH APPLICATIONS IN THE CLASSROOM

Thalita de Almeida Otero Diniz 1 , Thiago Souza do Nascimento 2 , Bruno Henrique da Rocha Rodrigues 3 , Almir Guedes dos Santos 4

- 1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro/Campus Nilópolis, thalitaalmeidaotero@gmail.com
- 2 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro/Campus Nilópolis, thiagosouzanascimento00@gmail.com
- 3 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro/Campus Nilópolis, bruno.rocchi79@gmail.com
- 4 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro/Campus Nilópolis, almir.santos@ifrj.edu.br

## Resumo

No que se refere à relação ensino-aprendizagem de física no século XXI, nos deparamos com metodologias de ensino que não levam em consideração o contexto histórico referente aos conteúdos abordados em sala de aula no nível médio. Em vista da necessidade de desenvolver o senso crítico dos alunos que estejam envolvidos neste processo de ensino-aprendizagem, verificamos a necessidade de uma contextualização, tendo como base concepções historicamente fundamentadas sobre as fórmulas e conceitos de física. Logo, a história da física torna-se essencial para a compreensão e identificação do que é ensinado, estabelecendo relações com o cotidiano discente. Para tal, este trabalho objetivou realizar um levantamento bibliográfico em revistas nacionais de ensino de física, focando artigos que abordam as aplicações da história da física no ensino médio. Em virtude destas considerações, buscamos identificar e organizar indicadores no que se refere à abordagem em sala de aula, que incluem, por exemplo, referenciais teóricos e recursos didáticos.

Palavras-chave : História da física; Ensino médio; Ensino-Aprendizagem.

## Abstract

With regard to the teaching-learning relationship of physics in the 21st century, we are faced with teaching methodologies that do not take into account the historical context regarding the contents covered in the high school classroom. In view of the need to develop the critical sense of students who are involved in this teaching-learning process, we verified the need for a contextualization, based on historically based conceptions on the formulas and concepts of physics. Therefore, the history of physics becomes essential for the understanding and identification of what is taught, establishing relationships with the student's daily life. To this end, this work aimed to carry out a bibliographic survey in national physics teaching journals, focusing on articles that address the applications of the history of physics in high school. Due to these considerations, we seek to identify and organize indicators regarding the

approach in the classroom, which include, for example, theoretical references and didactic resources.

Keywords : History of physics; High school; Teaching-learning.

## Introdução

A elaboração deste trabalho decorreu de motivações de parte de seus autores, que cursam licenciatura em física, referentes à escassez de materiais didáticos que abordam a história da física (HF) no nível médio (MARTINS, 2007) e experiências pessoais de um dos autores nesta etapa escolar, em que a física era lecionada de forma descontextualizada. Isso porque o ensino de física era pautado na pedagogia tradicional, com o professor no centro do processo de ensinoaprendizagem e o ensino de física se debruçando sobre metodologias de ensino abordadas no século XIX, embora estejamos no século XXI como pontua Moreira (2017).

Entender o desenvolvimento da humanidade enquanto uma sociedade que avança tecnologicamente desde a primeira revolução industrial no século XVIII até os dias atuais, é de suma importância para compreender o desenvolvimento históricocientífico do conhecimento em relação às ciências. Sendo assim, é fundamental entender como a ciência mudou historicamente para que haja uma prática docente que tenha como ponto de partida o ensino destas relações históricas para uma melhor compreensão da sociedade atual.

Dessarte, a evolução da física alinha-se tanto ao desenvolvimento da sociedade quanto ao bem-estar social, tendo suas diversas contribuições nos campos da saúde, educação, transporte, dentre outros setores sociais, fazendo-nos avançar enquanto humanidade 'tecnologizada'.

Sendo assim, o objeto desta pesquisa se concentra na análise de artigos que abordam a história da física no contexto do ensino médio. Estudaremos, nos artigos selecionados, quais aparatos estão sendo utilizados no manejo deste conhecimento, em especial, às metodologias utilizadas para o desenvolvimento dele, os modelos teóricos de aplicação que são empregados na abordagem deste tema, assim como os recursos didáticos usados em sua compreensão.

## História da física na literatura: um breve olhar

Ortega e Moura (2019) apresentam a aplicação de duas atividades voltadas para o ensino médio com objetivo de introduzir a história da ciência. As atividades abordam a visão histórica dos fenômenos de reflexão e refração da luz, tendo como base estudos de Descartes, Huygens e Newton, permitindo trazer para a sala de aula uma nova perspectiva para o ensino da física (mais especificamente de óptica), indo além de poucas páginas em manuais escolares. Jardim e Guerra (2018) discorrem sobre questões da ciência que podem ser abordadas em aulas de física, considerando o trabalho com experimentos históricos. A abordagem histórico-filosófica-sociológica da ciência é indicada como uma oportunidade para debater sobre as ciências na sala de aula, sendo que este estudo apresenta a construção da primeira bateria elétrica,

conhecida como a pilha de Volta, discutindo o panorama que está presente em sua construção.

Oliveira et al. (2018) apontam que episódios históricos bem explorados possibilitam um melhor entendimento acerca da natureza da ciência. Sendo assim, o estudo traz o questionamento de como os trabalhos de Thomas Young sobre a teoria ondulatória da luz, de um ponto de vista conceitual e epistemológico, podem colaborar para a conversa em sala sobre a natureza da ciência. Arthury e Terrazzan (2017) relatam a experiência de aplicação de uma proposta didática fundamentada na história da ciência e no debate instrumentalizado sobre natureza da ciência, no intuito de evitar discursos pseudocientíficos e equivocados difundidos em nossa sociedade. Para tal, foi constatado que é imprescindível que o professor realize uma leitura atenta dos textos de apoio e nos resultados foi notada participação discente em atividades de debate e apresentação eletrônica.

Monteiro e Martins (2015) relatam a importância do uso didático da história e filosofia da ciência, sendo a principal questão a possibilidade de aprender conteúdos científicos através de uma abordagem histórica. Essa pesquisa aborda a utilização de uma sequência didática com o propósito de discutir historicamente a evolução do conceito de inércia.

Podemos reconhecer nestes trabalhos elementos relacionados à aplicação da História da Física (HF) em sala de aula, os quais podemos pensar em termos de indicadores. Em Ortega e Moura (2019) o cientista é um indicador que aparece de forma marcante, sendo sua proposta apresentar uma nova realidade aos alunos. Propostas similares são exploradas nos demais artigos, principalmente em Arthury e Terrazzan (2017), que apresentam uma boa aceitação de recursos didáticos por alunos e professores. Salientamos que a aplicação de conceitos históricos no ambiente escolar, como abordado em Monteiro e Martins (2015), pode contribuir para a aprendizagem dos alunos. Sendo assim, nas relações entre o presente artigo e os trabalhos acima identificamos que os professores devem considerar a necessidade de incorporação da história da física e a implementação desses indicadores no planejamento das aulas devido à importância do tema.

## Fundamentação teórica

Desenvolver uma visão histórica, cultural e social da física pode ser desafiador e, inicialmente, considerado como desnecessário, já que essa ciência é, muitas vezes, tida como exata, imutável e distante de qualquer contexto cultural. Tais visões sobre essa ciência são frutos de anos de construção equivocadas relacionadas ao produzir ciências (ROQUE, 2018), em que os cientistas são vistos como gênios que chegaram em suas teorias de forma instantânea.

É notório que o 'erro' existe em todas as áreas científicas, ou seja, faz parte do processo de produzir ciência e isso nos leva a inferir que o 'erro' não é descartável (PASINOTTO, 2008), mas serve como forma de aprimoramento ao novo conhecimento que está em processo de produção. Alinhado a isto, há relatos de grandes episódios na história da física em que os erros corroboraram grandemente na produção do conceito mais aceito na atualidade.

Uma exemplificação deste fato, é a famosa discussão da natureza da luz, outrora a ideia aceita era que a mesma se comporta como partícula e, numa fase posterior, foi aceito que se comportava como onda. Somente no início do século XX

que finalmente houve o consenso de que, na verdade, a luz se comporta das duas formas (OLIVEIRA et al., 2018). Portanto, neste fato histórico, o que era erro numa época se tornou acerto na atualidade.

Por vezes, tais concepções também são vistas em sala de aula, como no nível médio (TAKIMOTO, 2009), em que os alunos passam a ter maior contato com essa disciplina. A autora traz experiências pessoais em sala de aula, em que, por vezes, os alunos relatam que Newton não é um gênio só por escrever 'F=ma'. De acordo com a mesma, isso se dá, muitas vezes, pela falta do contexto histórico em que essa relação matemática foi desenvolvida. Somente apresentar uma fórmula e seu 'criador' faz com que os discentes construam tais noções, podendo levá-los a desprezar erros e eventos históricos no caminho.

Partindo deste pressuposto, ao olhar a Base Nacional Comum Curricular (BNCC), utilizada por todas as escolas de ensino médio no país, vê-se que a contextualização social, histórica e cultural da ciência é colocada como competência a ser desenvolvida no ensino médio (LEITE et al., 2019), por isso consideramos necessário que os professores saibam abordar adequadamente tal conteúdo. Para que isso ocorra, devemos levar em conta seus relatos sobre dificuldades para introduzir o contexto histórico em sala de aula.

Há diversos fatores que corroboram para tais dificuldades, como aponta Martins (2007). Dentre os fatores apontados, o principal é a falta de material didático adequado para se trabalhar o tema da história da física em sala de aula com o nível médio, em que, na maior parte dos livros didáticos, há apenas uma pequena menção histórica da fórmula ou do conceito que está retratado no capítulo. Por isso, há necessidade de levantar nas revistas citadas no presente texto, como os autores o abordam em suas turmas para os alunos desta etapa.

Os outros fatores apontados por Martins (2007) são: currículo escolar tradicional; falta de tempo dos professores em suas aulas; falta de preparo do professor; dentre outros fatores. Ao tratarmos o fator 'currículo escolar tradicional'', os professores entrevistados por Martins (2007) relatam que as escolas, em sua maioria, preferem e dão um valor significativo aos concursos e vestibulares, não havendo como ensinar história da física em seus tempos de aula. Este fator dialoga com o segundo, pois, como relatado, os docentes acabam realizando suas aulas com outros focos. No quesito 'falta de preparo do professor', é relatado que, em suas formações acadêmicas, os docentes não são preparados para incluir a história da física em suas aulas e, com isso, acabam não ensinando. Os fatores citados dialogam com questões que serão comentados neste texto.

## Metodologia da pesquisa

Neste trabalho, realizamos um levantamento de artigos de ensino de física que envolvem aplicações da história da física no ensino médio, para o qual escolhemos as revistas Física na Escola e Revista Brasileira de Ensino de Física e acessamos seus artigos do período de 2017 até 2021. Na verdade, esta pesquisa está em andamento, pois ainda iremos incluir o Caderno Brasileiro de Ensino de Física e a Revista do Professor de Física.

Para realizarmos essa busca acessamos cada número de cada revista neste período, e, então, fizemos a leitura do título, do resumo e das palavras-chave de cada artigo, de tal modo que selecionamos aqueles que apresentavam ao menos um dos

três componentes acima (título, resumo e palavras-chave) os termos ensino (ou nível) médio e história da física. No caso do 2o termo também consideramos as variantes referentes a histórica(o)(as)(os). Em relação à revista Física Na Escola, como as palavras chaves passaram a ser inseridas nos artigos a partir da edição de outubro de 2019, nos anos de 2017 até a primeira edição de 2019 foram lidos apenas os outros componentes citados acima.

A partir daí, os artigos selecionados nesta 1ª etapa foram lidos na íntegra para podermos verificar se envolvem, de fato, aplicações em sala de aula para o ensino médio. Essa leitura envolve a 2a etapa deste processo, ao final do qual obtemos os artigos realmente de interesse para este trabalho.

Então, baseados nos estudos que abordam a história da física no ensino, sobretudo o de Martins (2007), e em nossas reflexões sobre o ensino de física nas escolas ao nível médio, estabelecemos indicadores que nos permitiram organizar para, assim, analisar os trabalhos encontrados nas revistas acima. Os indicadores envolvem: recursos didáticos; currículo; cientistas; referenciais teóricos (natureza da ciência); teoria de aprendizagem; e metodologia de ensino.

Os recursos didáticos podem envolver, de forma isolada ou combinada, o seguinte: texto de apoio; vídeo instrucional; animação; experimento; simulação; e livro. Já o currículo consiste, por exemplo, nos conteúdos conceituais de física e conhecimentos prévios, ao passo que os cientistas consistem nos nomes de estudiosos da física focalizados na aplicação abordado no artigo.

No tocante aos referenciais teóricos, estamos considerando os autores que pautam a concepção de ciência contemplada, tais como Thomas Kuhn. Enquanto a teoria da aprendizagem pode envolver aprendizagem significativa ou mecânica, a metodologia de ensino diz respeito, por exemplo, ao modo como o professor desenvolve sua aula, incluindo a sequência de ensino investigativo e os 3 momentos pedagógicos.

## HF em sala de aula: uma análise de artigos

Os artigos selecionados inicialmente foram ao todo 17, dos quais os que envolvem aplicações na sala de aula de nível médio foram 9. Com isso, a partir de suas leituras e análises, organizamos o quadro abaixo que apresenta um panorama mais amplo e completo em termos dos indicadores que estabelecemos.

Quadro 1 - Indicadores de aplicações de HF em sala de aula.

Fonte: Autores.

No que tange aos recursos didáticos, verificamos uma maior recorrência de experimentos, destacando sua relevância, como defendido em Jardim e Guerra (2018). Em todos os artigos em que esse recurso foi utilizado, os autores tiveram a preocupação de realizá-los com materiais de baixo custo. Portanto, o impedimento de recursos financeiros não será um fator contrário, caso o professor opte por introduzir a HF mediante este recurso didático. Após os experimentos, a segunda maior utilização é de slides, sendo uma ferramenta amplamente conhecida e utilizada atualmente por professores, principalmente neste período de pandemia, não impedindo também sua aplicação em sala de aula.

No que se refere ao terceiro recurso mais utilizado - texto de apoio, verificamos que é um recurso relativamente simples e de fácil acesso, tão logo houveram autores utilizando, por exemplo, textos de divulgação científica e trechos históricos de livros. A porcentagem dos outros recursos envolve aqueles que foram pouco utilizados, como o vídeo, que foi empregado por apenas um autor. Como os autores utilizaram mais de um recurso em suas aulas, a porcentagem supera 100%.

Em relação ao currículo, os temas que mais apareceram, de forma empatada, foram física moderna, eletricidade e astronomia. Percebemos que são temas que abordam várias áreas, como no caso da física moderna em que há diversos subassuntos sendo tratados, incluindo radiação do corpo negro e efeito fotoelétrico. Nas outras áreas há temas que apareceram em menor incidência, como hidrostática, óptica e termodinâmica, que foram citados em somente 1 artigo cada.

Entre os cientistas, Isaac Newton foi o mais abordado, o que pode ser devido a suas contribuições históricas em mais de uma área na física. Há uma porcentagem de 22,2% que não mencionam apenas um cientista no artigo, mas sim vários. Isso ocorreu porque na história da física, assim como em todas as áreas da ciência, há a contribuição de mais de um cientista, argumento ressaltado pelos autores dos próprios artigos.

Vale ressaltar que Albert Einstein foi citado em apenas um artigo, assim como outros cientistas, no entanto, devido à sua popularidade no meio acadêmico em virtude da teoria da relatividade geral e do efeito fotoelétrico, decidimos introduzi-lo. Outros cientistas se referem a cientistas pouco falados em livros didáticos, mas que contribuíram para a formulação de conceitos na física, como é o caso de William Gilbert, o qual, através de seu experimento denominado 'Versório de Gilbert', foi capaz de detectar a presença de carga elétrica estática .

De acordo com o indicador envolvendo referenciais teóricos, Brunner e Rogers são os mais citados, sendo seguidos por Thomas Kuhn. Tais referenciais apontam caminhos, através de seus estudos e pensamentos na evolução das teorias

na psicologia da aprendizagem, os quais serão de relevante apoio ao professor que deseja inserir a HF em sala de aula. Em outros referenciais se encontram nomes que foram raramente citados dentre os artigos lidos, como Moreira, Delizoicov e Angotti.

No indicador referente a teorias de aprendizagem, há maior citação para a significativa (Ausubel), Moreira (2007) relata que esta aprendizagem é acompanhada por um conhecimento com significado, no livro de Takimoto (2009) notamos que a autora, ao levar a HF para o contexto escolar, leva os alunos a apreender a disciplina de física, fato que antes se dava apenas pela memorização de fórmulas. Em seguida, a que obteve o segundo maior índice de utilização, foi a experimental. A que menos foi citada pelos autores foi a construtivista.

Em metodologia de ensino, a maior aparição é da investigativa, surgindo como forte sugestão ao docente que deseja inserir a HF no ensino médio. Entretanto, destacamos que não há uma metodologia mais correta que a outra, uma vez que, a metodologia a ser utilizada dependerá da estrutura escolar e as diferentes concepções para seu estabelecimento, além de aspectos de direta influência neste ambiente, por exemplo, as conjunturas sociais, tendo como base as concepções de Manfredi (1993).

## Considerações finais

Podemos dizer por ora que, de acordo com os artigos analisados, percebemos uma maior quantidade com foco no ensino médio na revista Física na Escola, o que consideramos esperado devido ao seu perfil, que focaliza relatos de aplicações na escola. Embora tenham sido inicialmente selecionados 17 artigos, 9 possuem aplicação escolar, sendo que alguns não os fazem explicitamente, mas sim sugerem como tratar o tema no nível médio. Ademais, os artigos encontrados até então defendem a importância do contexto histórico no processo de ensino-aprendizagem em física, pois, como contemplado no texto, pode propiciar aos discentes compreensões de caráter social, histórico e cultural que permeiam as relações matemáticas da disciplina.

Em paralelo com Martins (2007), o quadro 1 apresenta, como recurso mais utilizado pelos professores, os experimentos, o que sana a principal dificuldade em apresentar o tema de HF em sala de aula, que, de acordo com o mesmo artigo, seria a escassez dele em materiais didáticos. Portanto, a HF pode ser lecionada também de acordo com as outras dificuldades já mencionadas neste texto.

Como envolve uma pesquisa em andamento, objetivamos dar continuidade buscando tais artigos nas revistas Caderno Brasileiro de Ensino de Física e Revista do Professor de Física, permitindo-nos organizar um panorama mais completo envolvendo a composição dos indicadores que elaboramos para artigos focando história da física com aplicações no nível médio.

## Referências

ARTHURY, L.H.M; TERRAZZAN, E.A.A. Natureza da Ciência na escola por meio de um material didático sobre a Gravitação. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 40, n. 3, 2018.

JARDIM, W.T.; GUERRA, A. Práticas científicas e difusão do conhecimento sobre eletricidade no século XVIII e início do XIX: possibilidades para uma abordagem

histórica da pilha de volta na educação básica. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 40, n.3, 2018.

LEITE, M.R.V.; GUARNIERI, P.V.; CORTELA, B.S.C.; GATTI, S.R.T. Base Nacional Comum Curricular e história e filosofia da ciência: Tipos de abordagens presentes no tópico ciências da natureza e suas tecnologias. In : X Encontro Paulista de Pesquisa em Ensino de Química , São Paulo, 2019.

MANFREDI, Sílvia Maria. Metodologia do ensino: diferentes concepções. Campinas: FE, 1993.

MARTINS, A.F.P. História e filosofia da ciência no ensino: Há muitas pedras nesse caminho... Caderno Brasileiro de Ensino em Física , v. 24, n. 1, p. 112-131, 2007.

MONTEIRO, M.M.; MARTINS, A.F.P. História da ciência na sala de aula: Uma sequência didática sobre o conceito de inércia. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 37, n.4, p. 4501-1-4501-9, 2015.

OLIVEIRA, R.A.; MARTINS, A.F.P.; SILVA, A.P.B. Thomas Young e a teoria ondulatória da luz no início do século XIX: aspectos conceituais e epistemológicos. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 41, n.2, 2018.

ORTEGA, D.; MOURA, B.A. Uma abordagem histórica da reflexão e da refração da luz. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 42, 2020.

PASINOTTO, R. O erro no processo de ensino-aprendizagem . Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Matemática) - Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões. Rio Grande do Sul, 2008.

ROQUE, T. Não existe ciência exata (e vamos combinar que todas são humanas…) . 2018. Revista: Ciência Hoje (online). Coluna: Filosofia na rua. Ed. 344.

TAKIMOTO, E. História da física na sala de aula . 1ª Ed. São Paulo: Livraria da Física, 2009.