INSERINDO A FÍSICA MODERNA NO ENSINO MÉDIO ATRAVÉS DA LEITURA: UMA ABORDAGEM QUÂNTICA DA CONDUÇÃO ELÉTRICA EM CRISTAIS DE COBRE

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## INSERINDO A FÍSICA MODERNA NO ENSINO MÉDIO ATRAVÉS DA LEITURA: UMA ABORDAGEM QUÂNTICA DA CONDUÇÃO ELÉTRICA EM CRISTAIS DE COBRE

Marcília Elis Barcellos [e-mail (marcília12@hotmail.com )] a

a Instituição (Universidade Federal do Paraná - curso de Licenciatura e Bacharelado em Física)

## Resumo

Este trabalho apresenta um estudo que visa colocar alunos de Ensino Médio em contato com tópicos de Física Moderna. O recurso didático utilizado é um texto especialmente produzido para esse fim. O objetivo é investigar como os alunos reagem a esse tipo de estímulo, principalmente quanto a maneira de encarar a ciência. Foi possível verificar que o interesse existe e deve ser explorado. Com cuidado na linguagem e na forma do texto, é viável discutir até o modelo de Schroedinger (a nova mecânica quântica) com alunos de 17 a 22 anos. Além de compreenderem o conteúdo eles se mostram capazes que questionar a ciência moderna e também buscar outros conhecimentos. Esse tipo de iniciativa abre espaço para que os alunos desenvolvam espírito crítico, para que possam se posicionar em relação aos conteúdos de ciência presentes na mídia, além de preparálos e os estimulá-los para um possível ingresso na área.

## Introdução e Justificativa

Qualquer desenvolvimento científico e tecnológico vem do interesse do ser humano pela ciência. A tarefa de estimular o pensar científico é atribuída principalmente às escolas, já que nela os jovens têm contato com o conhecimento aceito como científico. Aqui vemos a grande responsabilidade que reside na seleção dos conteúdos que serão abordados nas escolas.

Sob uma perspectiva que visa, a partir do cotidiano, despertar o interesse dos alunos pela física, esbarramos em um obstáculo: a Física Moderna. Como defendido por Valadares e Moreira (1998) é imprescindível que se ensine os fundamentos da tecnologia atual aos alunos de Ensino Médio. Esses fundamentos são fruto do desenvolvimento da Física Moderna e, além disso, as notícias abordadas nos meio de comunicação acessíveis dizem respeito, normalmente, à ciência que está sendo desenvolvida na atualidade. Quando, nas salas de aula de Ensino Médio, o conteúdo é limitado a uma física relativamente obsoleta, além de tornar os alunos desinteressados, cria-se neles uma concepção bastante equivocada sobre o que é ciência e como ela é produzida. É inconcebível que os alunos que concluem o ensino regular, passado o século XX, nada tenham aprendido na escola, sobre a física do século XX. Os meios de comunicação como a Internet e a televisão, acabam sendo a única fonte desse tipo de conhecimento e, muitas vezes, não são nada confiáveis. Não abordar o assunto nas escolas, é privar os jovens de desenvolver a capacidade de julgar o que é ou não apropriado. As dificuldades em reverter esse quadro são referentes à própria natureza dos assuntos abordados. São conteúdos julgados como difíceis de compreender, que exigem uma matemática pouco acessível e uma enorme abstração de raciocínio. É necessário ter muito cuidado, pois uma abordagem 'pesada' pode causar o efeito contrário ao desejado

- O assunto da inserção da Física Moderna no Ensino Médio é bastante discutido, e até tem uma boa aceitação entre professores e físicos, porém é pouco explorada na prática, como citado por

Ostermann e Moreira (2001). Nesse sentido, esse trabalho se propõe a levar, concretamente, para a sala de aula a proposta bastante difundida, mas pouco explorada, do ensino de Física Moderna para o Ensino Médio. Tratando-se de uma tarefa necessária, porém nada fácil de ser realizada, inicia-se com um estudo exploratório em sala, para avaliar a atividade proposta.

## Texto utilizado: 'Uma abordagem quântica da condução elétrica em cristais de cobre'

Para o desenvolvimento da proposta, foi elaborado um texto didático acerca de um assunto bastante específico: uma abordagem quântica da condução elétrica em cristais de cobre .

O texto possui a seguinte estrutura: Primeiramente há uma breve introdução sobre o funcionamento de aparelhos elétricos. Na seqüência, menciona-se a necessidade de abordar alguns assuntos previamente, para depois chegar ao tema da condução elétrica em si. Os assuntos são então apresentados como tópicos, iniciando pelo modelo de Bohr do átomo, seguido por uma breve descrição de como ocorrem as ligações, mencionando os elétrons de valência e suas causas, para depois, de forma conflitante, propor o modelo de Schroedinger. O texto ainda apresenta mais um tópico sobre estado sólido e estrutura cristalina antes de chegar ao tema da condução elétrica. A condução é então explicada, predominantemente com o uso do modelo de Schroedinger, ressaltando-se os motivos pelos quais essa teoria é mais adequada. Quanto à linguagem, o texto se aproxima da utilizada em propostas de divulgação científica, trazendo analogias simples e evitando o uso de termos muito técnicos. O objetivo é que os alunos consigam chegar à compreensão do modelo proposto, assim como seu alcance e suas restrições. Nessa fase, o desenvolvimento matemático, que pode representar um obstáculo para os alunos, não é mencionado.

## Desenvolvimento

Para explorar efetivamente a leitura com os alunos, foram utilizados dois questionários, com quatro perguntas cada, antes e depois da leitura do texto. A utilização de textos em sala de aula deve ser cuidadosamente planejada, conforme advertem Ricon e Almeida (1991). Assim, na elaboração dos questionários, tomou-se o cuidado de não fazer perguntas que pudessem limitar as respostas dos alunos, principalmente no que diz respeito à análise do texto. A investigação a respeito dos conhecimentos prévios também é feita de forma sutil.

A atividade foi desenvolvida com vinte e sete alunos, na faixa de 17 a 22 anos, de um cursinho preparatório para o vestibular, tendo a maioria já concluído o Ensino Médio. Foi proposta de forma facultativa àqueles pretendem prestar vestibular para a área de Ciências Exatas ou Tecnológicas. Eles responderam o primeiro questionário, fizeram a leitura do texto individualmente, e responderam ao segundo questionário, sem que fosse feita nenhuma discussão. Após o término do segundo questionário iniciou-se um debate acerca das questões que o texto lhes havia suscitado.

## Resultados

Inicialmente, os alunos respondiam às perguntas do primeiro questionário e, logo em seguida, liam o texto de forma tranqüila e bastante silenciosa. Até esse momento, a atividade era

desenvolvida individualmente pelos alunos. Foi muito interessante observar, já nessa fase de leitura individual, uma questão levantada por um dos alunos:

'Professora, se os elétrons são cargas negativas e o núcleo é positivo, por que eles não se atraem?'.

Essa questão mostra um raciocínio acerca de um tema já estudado durante o Ensino Médio, mas que, provavelmente, na época não havia lhe ocorrido. Teria sido a forma de construção do texto a lhe suscitar tal tipo de raciocínio?

Analisando as respostas escritas observou-se que, quando questionados sobre o tema Quântica , os alunos citam principalmente os meios de comunicação, tais como a Internet, revistas e livro de divulgação científica como fonte de informação. Até mesmo as conversas com os amigos são aqui citadas. A escola, enquanto local onde se ouviu falar desse assunto, é citada por apenas 3 dos 27 alunos que participaram do estudo. Quanto perguntados sobre o que lhes vem à cabeça quando pensam em Quântica, muitos responderam que associam o termo a quantidade . Em algumas respostas já se vêem presentes elementos mais precisos, como partículas, elétrons, átomos.

Visando a aproximação do conteúdo específico, uma das perguntas pede a descrição de como os alunos imaginam a condução elétrica nos fios de cobre. As respostas em sua maioria refletem a ausência de um modelo mental para tal fenômeno. Predominam nas respostas, termos clássicos em eletrodinâmica como geradores, receptores, ddp, efeito joule , mas pouco se mostram os significados atribuídos a esses termos. Outro tipo de resposta presente cita o movimento de elétrons, mas poucas respostas apresentam clareza na compreensão deste movimento.

No segundo questionário busca-se levantar qual a parte do texto que mais teria c hamado a atenção dos alunos. A resposta predominante foi a que fez menção ao modelo de átomo de Schroedinger e ao Princípio da Incerteza. A nova mecânica quântica teve uma aceitação surpreendentemente grande. Na resposta transcrita aqui se percebe um bom nível de compreensão do texto:

'O que mais me chamou a atenção foi o Princípio da Incerteza, onde não é possível determinar a velocidade e a posição de um elétron ao mesmo tempo. Então passamos a enxergar o elétron como uma onda e não como uma partícula. Isso é diferente do que vemos no colégio'.

Algumas respostas até acabam contrariando a concepção do que é um conteúdo mais fácil ou mais difícil de entender, como mostra, por exemplo, a fala desse aluno:

'... mostrando o elétron como onda e não como partícula, fica muito mais fácil de entender o movimento'.

Dentre todas as perguntas, uma recebeu especial atenção, por parte dos alunos, em quase todos os questionários, evidenciando o caráter do texto que teve maior impacto: o seu 'olhar' sobre a ciência. Vejam-se, por exemplo, as seguintes falas:

'O que mais me chamou a atenção é a interação que há entre a Física e a Química, como as coisas estão ligadas e como sempre surgem novos estudos que comprovam ou descobrem algo novo e diferente. Vi que surgem várias teorias, vários estudos para explicar a mesma coisa, um mais elaborado do que o outro e sempre há descobertas novas por trás disso'.

'O texto despertou um pouco do meu senso crítico, de que estas teorias podem ser contestadas, assim como tudo relacionado a ciência. Conforme a humanidade avança, cada vez mais se descobre.'

Assim, tudo indica que o texto, ao apresentar modelos diferentes para explicar um mesmo fenômeno, leva ao rompimento com a imagem da ciência estagnada e inquestionável, e com o conceito de certo e errado em ciência.

## Considerações Finais

O número de alunos presentes foi maior que o esperado, o que mostra há sim, por grande parte dos alunos (principalmente os que prestarão vestibular na área de Exatas e Tecnológicas) curiosidade e interesse em compreender Física Moderna. Quando se iniciou o debate, as discussões ficaram restritas aos aspectos citados no texto, mas evoluíram para os mais variados assuntos relativos à ciência que é atualmente divulgada na mídia. Observou-se que a mídia é, em geral, a principal fonte de informação dos alunos no que tange ao tema discutido. É preciso ressaltar, com preocupação, o fato de que, apesar de esses assuntos despertarem um grande interesse nos estudantes, a escola, enquanto fonte de informação, foi citada pouquíssimas vezes. Em se tratando de alunos que já terminaram o Ensino Médio, esperava-se que, ainda que não tivesse sido objeto de estudo aprofundado, a Física Moderna tivesse pelo menos sido citada nas aulas de Física, mesmo que apenas como curiosidade. Da forma como foi aqui conduzida (estudo exploratório em apenas uma hora-aula), observou-se que, mais do que a compreensão do conteúdo específico e do seu significado formal, a atividade desenvolvida mostrou a potencialidade do texto como método de despertar o interesse pela ciência e compreender como ela é constituída. Acredita-se que, para explorar o conteúdo específico (condução elétrica) seria necessário retomá-lo numa próxima aula, o que se pretende desenvolver numa próxima fase desse estudo.

## Referências

OSTERMANN, F.; MOREIRA, M. A., Uma Revisão Bibliográfica sobre a Área de Pesquisa "Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio". Investigações em Ensino de Ciências . Instituto de Física, UFRGS, Porto Alegre, Vol. 6, N. 1, março de 2001

RINCON, A. E.; ALMEIDA, M. J., Ensino da Física e Leitura. Leitura: Teoria e Prática . Campinas, SP: v.10, n.18, p.7 - 16, 1991.

VALADARES, E. C., MOREIRA, A. M. Ensinando física moderna no segundo grau: efeito fotoelétrico, laser e emissão de corpo negro . Caderno Catarinense de Ensino de Física , Florianópolis, v. 15, n. 2, p. 121-135, ago. 1998.