A Influência da Pesquisa em Ensino de Física nos Livros Didáticos do Ensino Médio: um estudo de caso.

## A INFLUÊNCIA DA PESQUISA EM E ENSINO DE F FÍSICA NOS LIVROS D DIDÁTICOS DO ENSINO M MÉDIO: UM ESTUDO DE CASO .

Santana, Rafael Pereira a [santanauerj@ibest.com.br] Queiroz, Glória Regina Pessoa Campello b [gloria@uerj.br]

a Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ

b Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ

## RESUMO

A Pesquisa em Ensino de Física não é mais novidade, e tem levantado questões que em muito têm influenciado o trabalho de diversos professores em sala de aula. Podemos encontrar artigos em diversas revistas de educação e educação em ciências. A ciência é parte integrante da cultura, faz parte das diversas formas de organização da sociedade e o desenvolvimento científico e tecnológico é cada vez mais acentuado. Para os estudantes, na maioria das vezezes, o livro didático é a primeira fonte de informações acerca da ciência. Na atualidade, existem até políticas públicas no Brasil voltadas para a melhoria da qualidade do ensino e auxiliar o trabalho de professores. Pesquisadores em Ensino de Física prestam consultoria para a avaliação, produção e distribuição de livros didáticos para estudantes do Ensino Médio. O objetivo deste te trabalho é estudar os livros didáticos de Física e analisar criticamente como são influenciados pela Pesquisa em Ensino de Física. Dessa forma pude identificar quais elementos da Pesquisa em Ensino de Física estão presentes em cinco livros analisados. Nesse primeiro momento tive a oportunidade de ver que os autores têm algumas categorias em comum e outras não, de maneira que todos os autores desenvolvem em seus livros alguma das categorias definidas para este trabalho. De fato, alguns autores não só se utilizam da pesquisa como também participam dela e trazem essa experiência para a produção de seus livros. A Pesquisa em Ensino de Física em muito pode contribuir para a produção de livros didáticos e materiais cada vez melhores, auxiliando o professor e aluno durante o processo ensino-aprendizagem. Contudo, as normas para a seleção dos livros didáticos de Física para o guia dos livros dididáticos podem vir a ser mais um fator que influencie na sua produção.

## INTRODUÇÃO

Os livros didáticos de Física procuram trazer de forma clara e correta os modelos e teorias consensuais do meio científico. Mas, além dos problemas da transposição didática realizada no intuito de tornar o conteúdo científico inteligível para os alunos, o simples fato de o aluno ler determinado conteúdo do livro não garante que irá construir o conceito físico, pois sua leitura é feita com o conhecimento que possui.

## METODOLOGIA

Para realizar este trabalho foi utilizada a seguinte metodologia:

- · Foram selecionados 5 livros didáticos de Física.
- · Foram selecionados tópicos desses livros para serem analisados.
- · Os tópicos foram analisados em relação a categorias pré-estabelecidas.
- · Foram m separados tópicos em relação a sua metodologia de ensino.
- · Foi feita uma análise dos livros em relação a elementos da Pesquisa em Ensino de

Física.

## APRENDER E ENSINAR CIÊNCIA E A CRISE NA EDUCAÇÃO CIENTÍFICA

Existe, entre os professores de ciências, principipalmente na Educação Média, uma crescente sensação de desapontamento e de frustração ao perceber o limitado êxito de seus esforços docentes. Aparentemente os alunos cada vez aprendem menos e se interessam menos pelo que aprendem (POZO & GOMES CRESPO, 1998). De fato, esta crise não é nova, assim percebem e vivem muitos professores de ciências em seu trabalho diário. Muitas investigações mostram isso, como as da tabela 1.

Qualquer professor pode encontrar exemplos dessas idéias em seu trabalho cotidiaiano, se utilizar métodos de avaliação adequados. Respostas excepcionais, como as da tabela 1, são em muitos casos a forma como os alunos entendem os fenômenos científicos. Trata -se, na verdade, de concepções muito persistentes, que apenas se modificam após s muitos anos de instrução científica.

## Livros didáticos, atitudes e comportamento

- O livro didático com questões exploratórias deixa de ser um simples apresentador de conteúdos, teorias e exemplos, e passa a desenvolver o papel de estimular, motivar e promovever um ensino diferenciado da Física.

Além disso, a educação científica deveria, também, promover e mudar certas atitudes nos alunos, o que habitualmente não consegue, em parte porque os professores de ciências não consideram que a mudança de atitudes faça parte de seus objetivos e dos conteúdos essenciais. Apesar disso, a atitude dos alunos nas salas de aula está entre os elementos mais incômodos para o trabalho docente de muitos professores. De fato, a deterioração do clima educativo nas aulas, especialmentnte na Educação Média, o crescente desajuste entre as metas dos professores e dos alunos, são alguns dos sintomas mais presentes e inquietantes desta crise na Educação Científica. (POZZO & GOMES CRESPO, 1998).

## A CIÊNCIA NOS LIVROS DIDÁTICOS

É importante que conhecimentos científicos já sejam apresentados no ensino fundamental, pois sabemos que o conhecimento científico é uma maneira de se interpretar os fenômenos naturais, a ciência é parte integrante da cultura, faz parte das diversas formas de organização da sociedade e o desenvolvimento científico e tecnológico é cada vez mais acentuado. Na maioria das vezes o livro didático é uma primeira fonte de informações acerca da ciência, e o cuidado na sua elaboração deveria ser maior. Segundo PRETTO (1995), os problemas de abordagem dos manuais em geral já acontecem nos primeiros anos do ensino fundamental, quando o conteúdo de Ciências é apresentado aos alunos conjuntamente. Depois esse conteúdo é apresentado ao Ensino Médio.

Para o ensino médio, Ciências da Natureza é a área de estudo que reúne três ciências (Física, Química e Biologia). Até a década de 80 essas disciplinas, na maioria das vezes, eram apresentadas como se não houvesse ligação alguma entre elas.(PRETTO, 1995)

O PNLEM apóia-se sobre o aprimoramento d de quase uma década do processo de avaliação de obras didáticas, iniciado no Programa Nacional do Livro Didático (PNLD). No âmbito do PNLEM, a avaliação das obras didáticas baseia-se, portanto, na premissa de que a obra deve auxiliar o professor na busca por caminhos possíveis para sua prática pedagógica. O edital que estabelece as regras para a inscrição do livro didático é publicado no Diário Oficial da União (DOU) e disponibilizado no sítio do Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação (FNDE) na Internet. Para analisar se as obras apresentadas se enquadram nas exigências técnicas e físicas do edital, é realizada uma triagem. Os livros selecionados são encaminhados à Secretaria de Educação Básica (SEB/MEC), que convida especialistas de todas as áreas de ensino para realizarem a avaliação pedagógica.

## O PNLEM e a pesquisa.

O PNLEM é um programa que estabelece regras para a avaliação e distribuição de livros para estudantes do Ensino Médio da rede pública. Os critérios de avaliação dos livros pelo PNLEM coinincidem com alguns elementos da Pesquisa em Ensino de Física, como o caso da Preocupação com a Linguagem e as Concepções Alternativas e Mudança Conceitual. A partir do edital para 2007, o PNLEM passou a abranger livros de Física e outras ciências.

Um dos fatores do PNLEM que se relaciona a essa pesquisa é quando em seus critérios eliminatórios exclui livros com uso inadequado do vocabulário, demonstrando uma preocupação com a linguagem para o ensino de Física. Além disso, o PNLEM também se relaciona a essa pepesquisa quando em seus critérios de qualificação valoriza a problematizarão do senso comum, possibilitando uma reflexão sobre as concepções alternativas e auxiliando uma mudança conceitual.

## RESULTADOS

## Análise dos Livros Didáticos

Para a realização deste trarabalho de monografia escolhi 5 livros usados nas escolas de Ensino Médio do estado do Rio de Janeiro. Três deles envolvidos com a Pesquisa em Ensino de Física.

Os livros escolhidos foram enumerados (i), (ii), (iii), (iv) e (v):

- i. Física, vol. 1, de Alberto Gaspar, Editora Ática, 2002
- ii. Os Fundamentos da Física, vol. 1, de Francisco Ramalho Junior, Nicolau Gilberto Ferraro e Paulo Antônio de Toledo Soares, Editora Moderna, 2003.
- iii. Física, vol. 1, de Djalma Nunes da Silva Paraná, Editora Ática, 1998
- iv. Física, vol. 1, de Luiz Alberto Guimarães e Marcelo Fonte Boa, Editora Futura, 2004
- v. Física, vol. Único, de Antônio Máximo Ribeiro da Luz e Beatriz Alvarenga Álvares, Editora Scipione, 1999

## Livros Didáticos do Ensino Médio

Neste trabalho identifiquei, nos livros didáticos de Física, elementos comuns às pesquisas em Ensino de Física. Para analisar os livros didáticos foram criadas categorias para a classificação dos

fatores que podem influenciar no processo ensino-aprendizagem, e dessa forma facilitar a compreensão e rápida identificação dos fatores indicados. As categorias do Quadro 1 foram criadas a partir do manuseio de cada um dos livros didáticos utilizados na pesquisa, sendo criadas com o objetivo da verificar se nos outros livros também apareceriam as mesmas categoriaias.

## Criação de categorias

Identifiquei que, vários fatores, além das concepções alternativas dos estudantes, podem influenciar o Ensino de Física, sendo por isso incluídos nas categorias. Os fatores selecionados para serem tratados nesta monografia foram nonomeados de A A a J, sendo eles: A - - - Concepções Alternativas e Mudança Conceitual, B - - Motivação para a aprendizagem de Física, C - - História da Ciência, D - Uso do cotidiano, E - - Recomendações para o uso do livro, F - - Atenção com provas, concursos e vestibulares, G - - Alfabetização científica para todos os cidadãos, H - - Física moderna e contemporânea, I - - Preocupação com a Linguagem e J - - Modelização. Explicadas de maneira mais detalhada na no Quadro 4.1:

Quadro 1 - - Categorias estabelecidas para análise dos livros didáticos.

## Análise do tópico Energia.

Energia é um assunto amplamente abordado nos livros e muito utilizado, inclusive nas cadeiras da graduação. Apesar disso o conceito de energia nem sempre é bem compreendido pelos estudantes. Utilizamos a tabela 2 para caracterizar a maneira como o conceito de energia é apresentado nos livros analisados.

Tabela 2 - - Abordagem para o ensino do tópico Energia ia a partir das categorias

## A - - - Concepções Alternativas e Mudança Conceitual.

Dos livros analisados, apenas (iv) utiliza explicitamente em seu texto uma metodologia que demonstra o conhecimento das concepções alternativas que podem m ser trazidas pelos estudantes. Para ensinar o conceito de energia potencial apresenta a figura com ciclo de movimentos do bate-estacas. Analisa as etapas de seu movimento, pede que fixemos a atenção na situação (c), e propõe a seguinte pergunta: "há energigia no bate-estaca nessa posição?"

Se responder que não, o, estará admitindo que a energia utilizada pelo motor vai "desaparecendo" à medida que a massa vai sendo erguida. Estará também imaginando que, durante a queda, a força peso "produzirá" energia, uma vez z que ao fim do processo (c) -> (d) a massa estará com energia cinética. Já se você respondeu sim, estará certamente pensando que a energia utilizada pelo motor para erguer a massa não terá desaparecido em (c); ela está no sistema - em "estado latente" - e irá se transformando em energia cinética durante a queda, por ação do peso. Você está desde já atribuindo à energia a propriedade de se conservar: ela muda de forma, mas não é criada e nem destruída. (GUIMARÃES & FONTE BOA, 2004)

No quadro aprofundamento (i) descreve uma situação de atração gravitacional. Nesta situação discute que a atração entre dois asteróides segue o mesmo princípio da atração dos corpos na superfície da terra.

Imagine dois asteróides A e B de massas equivalentes no espaço interplanetário. Se você estivesse em A, veria o asteróide B caindo sobre sua cabeça; se estivesse em B, teria a mesma sensação. Afinal, quem cai sobre quem? (GASPAR, 2002)

## B - - - Motivação para a aprendizagem de Física

Todos os autores procuram, de alguma a forma, motivar os alunos para a aprendizagem de Física. A exemplo disso temos (i) que através de textos procurar mostrar o lado prático do assunto a ser abordado, (ii) aponta o destaque do tema energia nos dias atuais, (iii) utiliza-se da história da ciêncncia e da sociedade, (iv) utilizam um texto interativo e dinâmico e (v) está repleto de figuras do cotidiano. De diversas maneiras os autores procuram incentivar os estudantes para que se interessem pela aprendizagem de ciências.

## C - - - História da Ciência

Para falar sobre a conservação de energia (i) utiliza a Experiência de Galileu com o pêndulo abandonado no ponto A, o pêndulo tende a atingir a mesma horizontal nos pontos B , C e D.

Figura 3 - Pêndulo de Galileu (GASPAR, 2002) .

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Embora usasse o termo ímpeto em vez de energia, Galileu descreve, no seu livro Duas novas ciências, a experiência... do pêndulo abandonado em A, tem ímpeto suficiente para atingir a mesma altura, ... qualquer que seja a trajetória descrita. (GASPAR, 2002)

No capítulo (iii) começa o fafalando sobre a história da Física, suas colaborações e influências que sofreu da sociedade para o desenvolvimento, relacionando ciência, industria e sociedade do século XIII. O que podemos evidenciar com esse trecho inicial do texto:

Figura 4 - Aspecto social e histórico da Revolução Industrial.(PARANÁ, 1998)

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A Revolução Industrial dependeu em grande parte da ciência. Se não fosse a invenção da máquina a vapor, as transformações não teriam ido muito alem da simples aceleração da indústria têxtil em áreas s onde a energia hidráulica era abundante. (PARANÁ, 1998)

No título (v) descreve um pouco da trajetória que os filósofos e cientistas tiveram que percorrer para que pouco a pouco desenvolvessem o conceito de energia, com acertos e erros, até se tornar o que conhecemos hoje.

O caminho seguido pelo Homem na elaboração do conceito de energia, tal como o temos hoje, foi longo e acidentado. Encontramos suas raízes mais antigas na busca, pelos filósofos gregos, do "algo que permanece imutável nos processos naturaisis", "daquilo que são feitas todas a s coisas". Aí está o embrião do que vem a ser uma das características fundamentais da energia: a sua conservação num sistema isolado ... (GUIMARÃES &amp; FONTE BOA, 2004)

Abordando um pouco de história da Física, (v) falam sobre o inventor James Watt (17361819)

Filho de um escocês, fabricante de instrumentos e máquinas, seguiu a profissão do pai. Em 1765, inventou um novo modelo de máquina a vapor que contribuiu enormemente para o desenvolvimento industrial do século passado. (Máximo e Alvarenga, 1997)

## D -Uso do Cotidiano

Todos os autores fazem exploram a Física do cotidiano. (i), por exemplo, fala sobre a força que um menino exerce sobre o elástico armazenada na forma de energia potencial. (ii) citam exemplos do cotidiano como o relógio de corda que armazena energia potencial. (iii) nos diz que em nosso cotidiano podemos observar diversas formas de transformação de energia, como é o exemplo do combustível. (iv) e (v) utilizam um exemplo do carro que tem energia cinética por estar se movendo a a uma certa velocidade.

## E - - - Recomendações para o uso do livro

(i) e (iv) apresentam orientações para o uso do livro. (i) elabora um pequeno manual e (iv) explica a simbologia e apresenta mais recomendações no tópico estudado.

## F - - - Atenção com provas, concursos e vestibulares

Basicamente todos os autores dos livros analisados demonstram ter atenção com provas, concursos e vestibulares, disponibilizando uma grande quantidade de exercícios para que os alunos possam praticar e exercitar a habilidade matemática e de raciocínio rápido exigidos nesses exames, alem de oferecerem uma quantidade razoável de exercícios tirados de vestibulares de instituições respeitadas dos últimos anos. A quantidade de Exercícios e exemplos para o tópico energia em cada um dos livros correspondeu à:

Tabela 3 - - - Quantidade de exemplos e exercícios no tópico energia dos livros analisados

## G - - - Alfabetização científica para todos os cidadãos

No texto introdutório dos livros é expressa a preocupação de que o Ensino de Física faz parte da construção da cidadania e deve ser estendida a todos os cidadãos, inclusive aqueles que não pretendem continuar os estududos na área científica. Esse é um dos motivos pelo qual os textos buscam explorar exemplos do cotidiano, o que podemos identificar nos textos de todos os autores estudados, além de ter uma preocupação com a linguagem adotada e em explicar a linguagem própria da ciência, como podemos verificar na categoria I nos livros de (i), (iv) e (v).

## H - - - Física moderna e contemporânea

- (i) introduz neste capítulo o conceito de energia de repouso

Em relação às formas de energia, alem das duas formas aceitas pela física clálássica - a cinética e a potencial -, há ainda a energia de repouso, postulada por Einstein na sua Teoria da Relatividade... A denominação energia de repouso para um corpo indica que ela não se deve nem à velocidade nem a nenhuma posição especial desse corpopo. Existe simplesmente porque o corpo existe. (GASPAR, 2002)

- (iii) introduz a hipótese proposta por Einstein de que nada se movimenta mais rápido que a luz e apresenta a equação E = mc².

E corresponde à energia, m corresponde à massa e c é a velocidade da luz - nada se movimenta a uma velocidade superior à da luz. Alem de levar ao abandono da teoria do tempo absoluto de Newton, Einstein mostrou ainda que o tempo passa diferente para cada indivíduo, dependendo da velocidade que esse indivíduo se encontra. (PARANÁ, 1998)

- (iv) fala sobre a transição entre a Física Clássica e a Física Moderna quando falam da contribuição de Einstein com a relatividade geral e restrita.

...ao contrário da visão da Física Clássica, para a qual o espaço é independente do tempo. Espaço e tempo não são mais vistos por Einstein como "entidades" separadas e independentes;pelo contrário, formam um conjunto espaço-tempo, que faz do nosso universo um mundo a quatro dimensões. (GUIMARÃES &amp; FONTE BOA, 2004)

## I - - - Preocupação com a Linguagem

- (i) demonstra preocupação com a linguagem ao expressar que a palavra energia é muito difundida, mas nem sempre é usada da maneira correta.
- (iv) reconhece energia é um termo que tem significados diferentes quando se está fora do contexto científico.
- (v) apresenta diversas formas como podemos classificar e entender a palavra energia.

## J -Modelização

Apesar do livro (iv) não apresentar a palavra modelização no tópico energia de seu livro, mas a metodologia utilizada permite que o aluno construa um modelo para o conceito energia cinética.

Há realmente "algo" num corpo em movimento que o faz "diferente" de quando está parado. A mão colocada suavemente no rosto de alguém é um afago; em movimento rápido é um tapa! Uma pedra apoia-se sobre uma mesa de vidro sem quebrá-la; experimente, porem, soltar a pedra de alguns metros de altura sobre a mesa! Esse "algo" pode ser associado ao conceito de energia. (GUIMARÃES &amp; FONTE BOA, 2004)

E ainda propõe um experimento de pensamento que guia o aluno para que construa um modelo mental para a Energia Cinética:

Para ajudá-lo a compreender essa definição, realizaremos uma "experiência de pensamento", tal como a sugerida na figura: arremessando dois carrinhos contra uma mola, um de cada vez, podemos comparar suas energias cinéticas pelas deformações que produzem na mola (quanto maior a deformação, maior a energia, concorda?) (GUIMARÃES &amp; FONTE BOA, 2004)

Figura 6 - Experimento de pensamento como guia para modelo mental. (GUIMARÃES &amp;FONTEBOA)

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1. arremessando contra a mola dois carrinhos de massas diferentes, ambos com a mesma velocidade, o de maior massa produzirá maior deformação; 2. arremessando contra a mola dois carrinhos de mesma massa, com velocidades diferentes, o mais veloz produzirá maior deformação . (GUIMARÃES &amp; FONTE BOA, 2004)

Analisando o tópico de energia, o livro de GUIMARÃES &amp; FONTE BOA foi o único que apresentou essa forma de abordagem.

## CONSIDERAÇÕES FINAIS

Durante a pesquisa encontrei elementos da Pesquisa em Ensino de Física nos 5 livros didáticos e os separei em categorias. O PNLEM relaciona-se com a Pesquisa em Ensino de Física em determinados momentos. Por ser uma das políticas públicas voltadas para a melhoria da qualidade de ensino tendo o objetivo de melhorar e ampliar os recursos didáticos disponíveis para o trabalho docente, tendo sido elaborado com consultoria de pesquisadores em Ensino de Física, o PNLEM tem características comuns às categorias selecionadas para este trabalho. Alguns autores não só se utilizam da pesquisa como também participam dela e trazezem essa experiência para a produção de seus livros. (QUEIROZ, GUIMARÃES &amp; FONTE BOA, 2001) Dessa forma, a a Pesquisa em Ensino de Física em muito pode contribuir para a produção de livros didáticos e materiais cada vez melhores, auxiliando o professor e aluno no durante o processo ensino-aprendizagem. Contudo, as normas para a seleção dos livros didáticos de Física para o guia dos livros didáticos podem vir a ser mais um fator que influencie na sua produção.

## REFERÊNCIAS

FERNANDES, Francisco das Chagas &amp; FERNANDES, José Henrique Paim. Programa nacional do Livro para o Ensino Médio para o ano de 2007 - PNELEM/2007. Ministério da Educação MEC. Fundo Nacional de desenvolvimento da Educação - FNDE. Secretaria da Educação Básica -SEB. BRASIL, 2006

GASPAR, Alberto. Física, vol. 1. Editora Ática, 2002

GUIMARÃES, Luiz Alberto Mendes &amp; FONTE BOA, Marcelo Cordeiro. Física, vol. 1. 1. Editora Futura, 2004

MÁXIMO, Antônio &amp; ALVARENGA, Beatriz. Física, vol. Único. Editora Scipione, 1999

PARANÁ, Djalma Nunes da Silva. Física, vol. 1. Editora Ática, 1998

PRETTO, Nelson De Luca. A ciência nos livros didáticos. . 2ª edição. Editoras: EDUFBA e UNICAMP, 1995.

Programa Nacional do Livro para o Ensino Médio (PNLEM). Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação (FNDE). Diretoria de Ações Educacionais (28/04/2006). BRASIL, 2006. Http://www.fnde.gov.br/home/ld\_ensinomedio/

POZO MUNICIO, Juan Ignacio &amp; GÓMEZ CRESPO, Miguel Ángel. Aprender y enseñar ciencia. Del conocimiento cotidiano al conocimiento científico. Ediciones Morata, 1998

QUEIROZ, Glória, GUIMARÃES, Luiz Alberto &amp; FONTE BOA, Marcelo. O Professor artista -reflexivo de Física, a Pesquisa em Ensino de Física e a Modelagem Análoga. 2001

RAMALHO, Francisco Júnior, FERRARO, Nicolau Gilberto &amp; SOARES, Paulo Antônio de Toledo. Os Fundamentos da Física, vol. 1. Editora Moderna, 2003

RESENDE, Flavia &amp; OSTERMANN, Fernanda. A prática do professor e a Pesquisa em Ensino de Física: novos elementos para repensar essa relação. Caderno Brasileiro de Ensino de Física,v.22, n. 3: p.316-337, dez. 2005