PLANEJANDO UMA UNIDADE DIDÁTICA TEMÁTICA PARA O ENSINO MÉDIO

## Planejando uma unidade didática temática para o ensino médio

Maria Aldinez Dantas [aldinez@dfte.ufrn.br] Ciclamio Leite Barreto [ciclamio@dfte.ufrn.br]

Grupo de Pesquisa em Ensino de Física e de Astronomia/ UFRN- CNPq

## RESUMO

O trabalho consiste na elaboração de uma unidade didática temática ou conjunto de aulas destinadas ao ensino médio em Astronomia e Ciência explorando o tema planetas extrasolares. Serão utilizados textos de apoio. Afim de que os estudantes possam investigar as evidências diretas e i ndiretas da existência de planetas extra- solares e a sustentação da vida sobre mundos diferentes, serão desenvolvidas atividades e procedimentos individuais e coletivos que propiciem aos alunos uma compreensão abrangente sobre o escopo e estado da arte do conhecimento que vem sendo construído sobre os planetas extrasolares. Além disso, serão exploradas várias conexões interdisciplinares através de tarefas extraclasse que permitam aos alunos perceberem a riqueza deste tema.

## Mundos totalmente novos

Investigando as evidências diretas e indiretas da existência de planetas extra- solares e a sustentação da vida sobre mundos diferentes

## Visão geral da unidade didática:

Nesta unidade, os estudantes irão explorar o significado da evidência científica direta de um planeta extrasolar e contrastála com evidências indiretas, focalizando sobre vários aspectos que podem estar envolvidos nestas descobertas, como por exemplo as contribuições ao avanço do conhecimento do universo e, em particular, dos sistemas planetários, bem como sobre a relação das descobertas de planetas extra- solares com a noção de sobrevivência de seres vivos noutros planetas. Os estudantes atuam em pequenos grupos para investigar estatística concernente aos dez planetas no sistema solar e organizam e participam de uma 'conferência científica' para examinar quais os elementos que propiciam ou impedem a vida de florescer noutros planetas. Os estudantes então exploram a informação disponível sobre os planetas extrasolares (sua identificação , localização (distância em relação ao Sol) e os métodos utilizados para sua detecção) e avaliam a importância deste achado astronômico. Por fim, exploram também uma diversidade de conexões interdisciplinares com o tema. Concessão de Tempo Sugerida: 100 minutos.

Ojetivos: Os estudantes deverão: [1] Determinar os requisitos básicos para a sobrevivência de seres vivos sobre a Terra. [2] Compreender a relevância e significado da estatística concernente à composição e mensurações da Terra. [3] Discutir como alguma estatística se relaciona à sustentação da vida sobre a Terra. [4] Comparar e avaliar estatísticas similares acerca de outros planetas em nosso sistema solar com os correspondentes dados sobre a Terra. [5] Apresentar achados a uma 'conferência científica' acerca de planetas. [6] Explorar o significado da evidência científica direta de um planeta fora de nosso sistema solar, lendo um dos textos de apoio e respondendo questionário especificamente preparado.

Recursos/ Materiais: cadernos dos estudantes; folhas de papel em branco; lápis, canetas; lousa; cópias (uma por estudante) da Planilha de Fatos sobre a Terra , disponibilizada pelo professor, obtida on- line na secção de Ciências Planetárias, na página da rede do Centro Nacional de Dados de Ciência Espacial, dos EUA: http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/ factsheet/earthfact.html; cópias das planilhas de fatos para os outros nove planetas (Sedna incluído) no sistema solar (uma planilha de fatos para um planeta por estudante, a ser usada em pequenos grupos de igual tamanho), disponibilizada pelo professor, achadas on- line na secção de Ciências Planetárias, na página da rede do Centro Nacional de Dados de Ciência Espacial, dos EUA: http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/planetfact.html ; livrostextos de ciências da terra ou recursos acerca do sistema solar e seus planetas (para servir como referências para a atividade de classe); nove folhas de cartolina para confecção de pôsteres na aula; marcadores; cópias dos artigos, traduzido para a língua portuguesa, a ser utilizado como textos de apoio: (1) Sombra confirma a existência de planetas extrasolares [traduzida de Shadow confirms existence of extrasolar planets , por JOHN NOBLE WILFORD, publicado no jornal The New York Times , 16 de Novembro, 1999]. (2) Descoberta dos dois primeiros planetas classe Netuno, fora do nosso sistema solar [traduzida de Discovery of the first two Neptune- class planets outside our solar system, publicada como press release da Fundação Nacional de Ciência (NSF), dos EUA, em 31 de Agosto, 2004].

Atividades / Procedimentos: [1] TAREFA INICIAL DE CLASSE: Nos cinco primeiros minutos de aula, os estudantes respondem ao seguinte (escrito na lousa antes da aula) nos seus cadernos: [a] 'Quais são os requisitos básicos para a sobrevivência de coisas/ seres vivos? (Pense acerca de aspectos da atmosfera da Terra e da Terra em si para suas respostas.)' Os estudantes então partilham suas listas, e o professor escreve respostas na lousa. O professor então conduz uma breve discussão sobre a questão: 'Por que as coisas vivas sobre a Terra são incapazes de viver noutros planetas?' [2] TAREFA DE CLASSE: Como uma aula participativa, usar os próximos cinco a dez minutos para apreciar e discutir a Planilha de Fatos da Terra, disponibilizada pelo professor. Discutir a relevância dos seguintes itens da planilha de fatos para a compreensão da sustentação da vida humana e outras formas de vida sobre a Terra: massa, volume, elipticidade, gravidade na superfície, períodos da órbita (dias), temperatura, rapidez do vento, e os principais elementos na composição do ar. Como são estes aspectos do nosso planeta relacionados entre si? [3] TAREFA DE CLASSE: Dividir os estudantes em nove grupos (duplas ou trios) e atribuir a cada grupo um dos outros nove planetas em nosso sistema solar. Entregar a cada membro de cada grupo a planilha de fatos apropriada ao planeta atribuído, também disponibilizada pelo professor, e deixar com o grupo uma folha de cartolina e alguns marcadores. Cada grupo então completa as seguintes atividades nos próximos 30 minutos de aula (instruções devem ser escritas na lousa ou apresentadas numa transparência): [4] [a] Sobre cartolina (2/3 da área), criar painel comparando a estatística do seu planeta com a da Terra:

Na coluna Terra, escreva a estatística da Planilha de Fatos da Terra na linha apropriada; Na coluna do planeta focalizado escreva a estatística da sua Planilha de Fatos do Planeta na linha apropriada; Compare os dados e avalie se você acha ou não que coisas viventes poderiam sobreviver ou não com cada uma das condições. Assinalar H ou NH conforme o caso na coluna e linhas apropriadas; Na coluna Razões, oferecer a justificativa a cada uma das suas respostas na coluna H/ NH. [b] Crie um gráfico no pôster que ilustre as d iferenças entre os elementos principais presentes na composição do ar entre a Terra e o planeta atribuído. [5] TAREFA DE CLASSE: Distribuir as carteiras em círculo e pedir que os membros do grupo sentem juntos. Dê as boas vindas aos estudantes à conferência dos Pesquisadores Astronômicos Navegando Outros Mundos' (PANOM), onde eles, como cientistas de pesquisa espacial, apresentarão seus achados sobre um dos planetas no nosso sistema solar. As apresentações dos grupos devem focar particularmente sobre o que suas estatísticas oferecem concernentes a se estes planetas podem ou não sustentar a vida e por que. Cada grupo apresenta brevemente sua informação à classe. Os pôsteres devem ser dispostos na sala de aula para referência futura. [6] TAREFA EXTRA- CLASSE: (1ª. Opção, recomendada para a 1ª. e 2ª Séries) Os estudantes são solicitados a ler a matéria Sombra confirma a existência de planetas extra- solares (traduzida de Shadow confirms existence of extrasolar planets , por JOHN NOBLE WILFORD, publicado no jornal The New York Times , 16 de Novembro, 1999), e a responder as seguintes questões em folhas de papel. As respostas serão discutidas coletivamente no início da próxima aula: [a] Por que a descoberta de um planeta extra- solar é um achado científico muito significativo? [b] O que os cientistas esperam aprender da descoberta deste planeta? [c] Qual é a diferença entre evidência científica direta e indireta? Que evidência indireta de planetas extrasolares existia antes desta confirmação, e que debate havia acerca dela na comunidade científica? [d] Como este artigo de jornal relaciona- se à noção de vida sobre outros planetas? [e] Quais são os próximos passos a serem dados pelos cientistas para melhor compreender e explorar os planetas extra- solares? [f] Como este planeta se compara ao planeta que você estudou em classe e ao planeta Terra? (2ª. Opção, recomendada para a 3ª. e 2ª Séries) Os estudantes são solicitados a ler a matéria Descoberta dos dois primeiros planetas classe Netuno, fora do nosso sistema solar (traduzida de Discovery of the first two Neptune- class planets outside our solar system, publicada como press release da Fundação Nacional de Ciência (NSF), dos EUA, em 31 de Agosto, 2004) e a responder as seguintes questões em folhas de papel. As respostas serão discutidas coletivamente no início da próxima aula: [a] Por que novos mundos recém- descobertos, similares ao planeta Netuno, constituem uma descoberta ao mesmo tempo significativa e antecipadora de avanços? [b] Discuta o método indireto de detecção dos dois exoplanetas de classe Netuno recémdescobertos. [c] Pesquise sobre como os bamboleios da estrela se refletem como sutis 'Doppler shifts'. [d] Como o sistema planetário em torno da estrela Cancri 55 se compara ao sistema solar?

Questões Adicionais para Discussão: Quais são os requisitos básicos para a sobrevivência humana (i.e., aspectos da atmosfera da Terra e sobre a Terra em si)? Por que (a) os humanos são incapazes, (b) as plantas e outras coisas viventes podem ser incapazes, de viver em outros planetas? De que modos a sociedade humana demonstra um grande interesse na busca para achar vida noutros planetas? Que elementos os cientistas se interessam primordialmente para determinar se uma estrela ou planeta pode ou não sustentar a vida? Como os recursos financeiros afetam as missões espaciais? Se for achado que tem havido, em algum ponto, vida noutro planeta, que implicações poderia ter no

futuro esta descoberta sobre o pensamento científico, crenças e exploração? Quais são algumas das teorias existentes acerca de se há ou não vida em outros planetas? Como é a busca pela vida noutros planetas infundida nos vários aspectos da nossa cultura?

Avaliação/ Acompanhamento: Os estudantes serão avaliados com base na sua participação nas discussões em classe, participação concentrada e racional na pesquisa em pequeno grupo e atividade de discussão, respostas escritas no caderno e vocabulário.

Vocabulário: Cada estudante deve compor no seu caderno um vocabulário pertinente ao tema, consultando dicionário e outras fontes específicas, podendo ser complementado com verbetes gerais, inclusive relacionados à Geografia envolvida. O estudante deve escrever os significados das palavras compatíveis com o contexto em que aparecem.

Atividades de Extensão: [1] Assimilar o que é considerada evidência científica direta e indireta. Escolha várias teorias científicas e fatos que demonstram esses dois tipos de evidência usando exemplos específicos. [2] Pesquise e crie uma apresentação acerca de visões astronômicas passadas do sistema solar e do universo, incluindo reações a essas visões. Aprenda acerca de visões de cientistas famosos tais como Galileu Galilei, Giordano Bruno e Carl Sagan, bem como muitos outros astrônomos que examinaram a possibilidade de planetas fora do sistema solar e vida em outros mundos. [3] Crie um modelo em escala precisa do Sistema Solar baseado nas estatísticas oferecidas em classes. [4] Aprenda acerca de como diferentes campos da ciência (e.g., biologia, química, física) se relacionam com a exploração espacial e são impactados por ela. [5] Crie um 'guia da Galáxia', onde cada página discute um 'item' diferente que acharíamos num 'tour' pela galáxia (planeta, buraco negro, anãs, cometas, meteoro, estrela, lua, asteróide, etc.). [6] Explore tentativas de 'transferir' humanos para outros planetas, tais como para estações espaciais. Por que esta pesquisa esta ocorrendo? Que progresso tem sido conseguido? Você gostaria de viver no espaço exterior? por que? [7] Imagine como seria a vida em outro planeta. Usando a informação pesquisada em classe acerca de um planeta do nosso sistema solar, escreva um conto (estória curta) acerca de como a vida humana se adaptaria ou mudaria para se adequar às condições deste planeta. [8] Pesquise material informativo (j ornais, revistas, livros, enciclopédias, Internet etc) sobre eventos espaciais relevantes e crie uma 'linha do tempo' desses eventos. Titule-os em ordem cronológica, anexe fotos e escreva um sumário de um só parágrafo descrevendo cada um deles.

Conexões Interdisciplinares: HISTÓRIA GLOBAL- Estudar a evolução dos programas espaciais desde o estabelecimento da 'Corrida Espacial' até hoje, focalizando sobre sucessos, obstáculos, tragédias, competições entre nações e projetos futuros. HISTÓRIA DO BRASILEstudar a evolução do programa espacial brasileiro, desde a criação do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais até o escopo atual coordenado pela Agência Espacial Brasileira, incluindo sucessos, obstáculos, tragédias, o papel da Barreira do Inferno e interesse entre outras nações sobre o sítio de Alcântara. ARTE- Busque na Internet e noutras fontes localizar letras de músicas escritas acerca da temática das viagens espaciais, sua excitação e perigos, bem como sobre a comunicação com supostos seres extraterrestres. GEOGRAFIA- Aprenda sobre como a geografia afeta as condições do tempo e o clima da Terra (tais como a criação das estações). Qual é o papel da geografia na sobrevivência de espécies sobre a Terra? -Examine mapas históricos que ilustram

percepções da relação da terra com o resto do universo. Como esses mapas se comparam com outros tipos de mapas? COMUNICAÇÃO E EXPRESSÃO- Leia um conto ou romance de ficção científica acerca das interações humanas com seres extra-terrestres, ou acerca da vida em outros mundos, tais como 'As Crônica Marcianas', de Ray Bradbury. MATEMÁTICA- Crie um gráfico ou uma série de gráficos que comparem estatísticas quantificáveis acerca dos dez planetas do nosso sistema Solar, como pesquisado na atividade de aula. ESTUDOS MIDIÁTICOS- Assista filmes e programas de televisão com roteiros acerca de seres de outros planetas. Como são caracterizados os 'aliens' e seus mundos? O que essas caracterizações dizem acerca de nossas esperanças, temores e expectativas acerca da descoberta de outros planetas e as possíveis formas de vida neles? TECNOLOGIA- Pesquise o desenvolvimento e usos de diferentes tecnologias espaciais (e.g. sondas espaciais, foguetes, radar, sensores de calor, satélites, estações espaciais)

Parâmetros Curriculares Nacionais: Esta unidade didática temática pode contribuir ao desenvolvimento das seguintes competências e habilidades: REPRESENTAÇÃO E COMUNICAÇÃO: Utilizar e compreender tabelas, gráficos e relações matemáticas gráficas para a expressão do saber físico. Ser capaz de discriminar e traduzir as linguagens matemática e discursiva entre si. Conhecer fontes de informações de formas de obter informações relevantes, sabendo interpretar notícias científicas. Elaborar sínteses ou esquemas estruturados dos temas físicos trabalhados. INVESTIGAÇÃO E COMPREENSÃO: Conhecer e utilizar conceitos físicos. Relacionar grandezas, quantificar, compreender o conceito de medir, fazer hipótese, identificar parâmetros relevantes. Compreender e utilizar leis e teorias físicas. Articular o conhecimento físico com conhecimento de outras áreas do saber científico CONTEXTUALIDADE SÓCIOCULTURAL: Reconhecer a física enquanto construção humana, aspectos de suas histórias e relações com contexto cultural, social, político e econômico. Dimensionar a capacidade crescente do homem propiciada pela tecnologia. Estabelecer relações entre o conhecimento físico e outras formas de expressão da cultura humana.

Avaliação Docente pelos Alunos: Solicitar aos alunos que respondam questionário elaborado de modo que sirva à avaliação do docente, bem como da aula. Retornar o processamento destes dados aos alunos e discutir eventuais aspectos com baixa avaliação, como ponto de partida para um aprimoramento.

Referências: MEC , Ministério da Educação: Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio, disponível online no sítio da web http://www.mec.gov.br/semtec/ ensmed/publica.shtm ;

GREF : Física 1- mecânica , 5ª. Edição, 1999; Física 2- física térmica e óptica , 4ª. Edição, 1998; Física 3- Eletromagnetismo , 3ª. Edição, 1998. São Paulo, Edusp.

Delizoicov, D. & Angotti, J.A. , Física . Coleção Magistério (2º. Grau). São Paulo, Cortez, 1991.

http://www.obspm.fr/planets --página Internet da enciclopédia de planetas extrasolares, criada e mantida por Jean Schneider CNRS - Paris Observatory ( )

http://www.nytimes.com/learning/ --Rede de aprendizagem do jornal The New York Times.