FISICA MODERNA: Conteúdo para Vestibular das Universidades Públicas

## FÍSICA MODERNA:

## Conteúdo para Vestibular das Universidades Públicas

Edvan Moreira a [edvan\_7@hotmail.com]m] Maria Consuelo Alves Limab ab [mconsuelo@ufma.br]r]

a ,b Universidade Federal do Maranhão

## RESUMO

Neste trabalho discutemmse a importância da inserção dos conteúdos de Física Moderna nos programas do ensino médio onde se procura identificar os conteúdos de Física Moderna ministrados, levando em consideração as dificuldades, hesitações e questionamentos sobre os conteúdos e o momento em que a Física Moderna deve ser inserida no ensino médio, e a cobrança destes conteúdos, como pré-requisitos para o vestibular, dadas universidades públicas nacionais. É feita uma análise sobre os tópicos relativos à Física Moderna contidos nos programas dos manuais dos candidatos e as questões das provas mais recentes, verificando-se os conteúdos mais abordados nas provas de 67 (sessenta e sete) universidades. No universo de 94 (noventa e quatro) instituições públicas que oferecem o Curso de Física, a amostra utilizada representa 71,3 % do total. Investiga-se, também, a possibilidade de se encontrar uma relação entre o ensino de Física Moderna no ensino médio e a existência de cursos de pós-graduação em Física na região. Por fim, tenta -se verificar a existência de relação entre o desempenho dos participantes nas Olimpíadas de Física, tanto nacional como internacional, com a existência do conteúdo de Física Moderna nos programas do ensino médio do Estado de origem do representante. Este trabalho visa, particularmente, colocar em pauta a importância do ensino da Física Moderna para o aluno secundarista, enfatizando a necessidade da sociedade conhecer os conceitos básicos da ciência, de modo que a compreensão dos fenômenos relacionados às tecnologias modernas, utilizadas pela sociedade contemporânea, não fique restrita aos poucos alunos que optarem em continuar seus estudos nas áreas de ciência e de tecnologia, mas que seja acessível a todos aqueles que receberem a educação básica formal.

Palavras -chave: Física Moderna, Ensino Médio, Universidades Públicas.

## INTRODUÇÃO

A comemoração do Ano no Mundial da Física, em 2005, teve como objetivo principal chamar a atenção do público em geral l para a repercussão dos importantes avanços nesta área do conhecimento , enfatizando suas importantes contribuições na na qualidade de vida da sociedade. A escolha do ano de 2005 para as comemorações da Física deve-se, particularmente, à associação com o centenário das publicações dos trabalhos fundamentais de Albert Einstein pela revista alemã Annalen der Physik: a teoria da relatividade especial; a introdução do conceito de quantum de luz; a explicação do movimento browniano; a equivalência entre massa e energia e um novo método de determinação de dimensões moleculares , que são contribuições que revolucionaram na na Física a [1,2]. Esse ano marcou u ainda os cinqüenta anos da morte de Einstein e os oitenta anos de sua passagem pelo Brasil. Apesar do absoluto reconhecimento da importância das idéias da Física divulgadas no começo do século XX e que continuam sendo desenvolvidasas , com aplicações em quase todas as áreas do conhecimento, elas ainda chegam ao aluno do ensino médio de uma forma bastante descomprometida . De acordo com as Leis de Diretrizes e Bases de 1996, o educando, ao final do ensino médio, deve demonstrar domínio d dos princípios científicos e tecnológicos que fundamentam os processos de produção moderna [3]. Logo, o entendimento da Física Moderna, fator primordial para compreensão de certos fenômenos relacionados à tecnologia utilizada, atualmente, pela sociedade, aiainda parece magia para os estudantes do ensino médio. E, embora há bastante tempo que a questão da inserção da Física Moderna no ensino médio está em pauta, constata-se que são poucas as escolas que colocam os conceitos da Física Moderna em m foco na formação de seus alunos. Nesse e trabalho se fafaz uma discussão sobre os conteúdos de Física Moderna para o ensino médio procurando identificar: pontos a serem conduzidos para que os professores ministrem aulas

sobre Física Moderna; conteúdos adotados como pré-requisito para os os vestibulares, a partir dos programas cobrados pelas UnUniversidades; os conteúdos mais abordados nos últimos vestibulares de cada Instituição , relacionando -os a partir dos manuais dos candidatos; a a relação existente entre a cobrança dos conteúdos de Física Moderna no vestibular de uma a Instituição e a existência de cursos de pós-graduação em Física na mesma Instituição . Finalmente e investiga-se a existência de relação entre o desempenho dos brasileiros nas Olimpíadas de Física, nacional e internacional, com a adoção ou não de conteúdo de Física Moderna no ensino médio no Estado de origem do representante.

## CONTEÚDO DE FÍSICAMODERNA NO ENSINO MÉDIO

Em muitos países , há á cerca de três décadas , estudos sobre conceitos quânticos e relativísticos são ensinados nas escolas de nível médio, enquanto no no Brasil existem dificuldades e hesitações quanto à à presença da Física Moderna no Ensino Médio , em especial da Física Quântica . As razões de tais dificuldades estão associadas: ao reduzido tempo que o aluno do ensino médio permanece na escola, consequentemente, é reduzido o tempo destinado ao ensino de Física; a seqüência programática (com a cinemática e a dinâmica ocupando mais de um ano letivo); pressões dos vestibulares (principalmente no terceiro ano); a foformamação do professor oferece poucas condições para o ensino do assunto; a ququantidade excessiva de assuntos de física clássica incluídos no atual currículo; poucos livros-textos disponíveis abordando adequadamente os temas contemporâneos; alguns programa s de vevestibulares, que não exigem a Física Moderna como prérequisito.

Enquanto o conteúdo de Física Moderna não for r obrigatório no ensino médio, as principais discussões sobre o tema envolvem as questões: Em que período a a Física Moderna deverá ser inserida , apenas no terceiro ano ou nos diversos estágios na escola de nível médio? A inclusão desses conteúdos implicará em mudanças na apresentação dos conceitos da Física Clássica? Para responder a essas as e outras questões existem várias propostas. Porém, até o momentnto, há poucas experiências sistemáticas suficientes para se colher dados e e fazer análise sobre quais as melhores propostas. Será que uma nova estruturação do ensino médio vai resolver as limitações de tempo e outras dificuldades atuais ou irá apenas restriningir o âmbito e o sentido para a compreensão do mundo através do estudo da Física? Independente de uma nova estrutura no ensino médio a educação deve voltar-se para compreensão dos fenômenos cotidianos ensinando o aluno viver r e atuar no mundo tecnológico, independente dele, posteriormente, optar ou não por uma formação universitária. As escolas de ensino médio devem decidir pela inserção do estudo de Física Moderna para possibilitar o jovem reconhecer r especificamente o saber Física de modo que ele possa partrticipar na sociedade de modo consciente em qualquer área do conhecimento .

## A FÍSICA MODERNA COMO PRÉ -REQUISITO PARA O VESTIBULAR

Atualmente, embora de observe ve com freqüência a discussão da questão da inserção da Física Moderna no Ensino Médio , constata -se quque são poucas as escolas que colocam a a Física Moderna como conceitos fundamentais na formação de seus estudantes. Por outro lado, há um maior incentivo por parte de algumas universidades públicas nacionais [4[4] através de cobrança em seus vestibulares de conceitos relacionados ao conteúdo de Física Moderna.

Para se obter uma compreensão de como está sendo realizada a cobrança dos conteúdos de Física Moderna aos estudantes secundaristas, no território brasileiro, fezzse uma coleta de dados através de diversos órgãos governamentais, tanto em dados disponíveis em páginas da internet como em diversos setores das universidades. Os resultados desta pesquisa estão distribuídos em cinco tabelas, que geograficamente, correspondem às regiões políticas do Brasil [4, 5] .

A A Tabela 1 mostra que o número de universidades públicas que não cobra conteúdos de Física Moderna no vestibular, na região norte, é maior do que o número de universidades que cobra , embora , essa diferença não seja a muito grande.

É interessante notar que entre as universidades da região nordeste, Tabela 2, as estaduais do Maranhão e da Paraíba já cobram conteúdos de Física Moderna no vestibular, enquanto que a Universidade Federal da Paraíba não faz esta cobrança e a Universidade Federal do Maranhão só inseriu conteúdos de Física Moderna recentemente, no vestibular de 2006. Situação inversa ocorre nos Estados do Ceará e do Piauí, onde as Universidades Estaduais não cobram esses conteúdos nos vestibulares, enquanto as universidades federais destes Estados exigem os referidos conteúdos. A inserção do conteúdo de Física Moderna no processo seletivo da Universidade Estadual do Maranhão (UEMA) se deu desde o processo seletivo de 2002, conforme registrado nos de conteúdos programáticos nos manuais dos candidatos.

Na região Centro-Oeste, apenas a Universidade do Distrito Federal não cobra o conteúdo de Física Moderna no vestibular , como mostra a Tabela 3, mas nos três Estados da região a Física Moderna é pré-requisito para o vestibular, tanto nas universidades federais quanto nas estaduais.

Na região sudeste, somente no Estado do Rio de Janeiro não há cobrança do conteúdo de Física Moderna nos vestibulares das universidades públicas. Nos outros Estados há uma distribuição equilibrada entre as Instituições que adotam e e as que não adotam o conteúdo de Física Moderna como pré-requisito para o vestibular, r, como mostra a Tabela 4.

Em relação à região Sul pode-se observar, r, Tabela 5, que há uma pequena diferença percentual entre as universidades públicas que adota a conteúdos de Física Moderna e as que não os adotam no vestibular. Entretanto, há indícios de está na na região sul a Universidade pioneira em adotar a Física Moderna como pré-requisito para o vestibular. Em 1970, a Comissão Permanente de Seleção (COPERSE) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) divulgou e cobrou dos candidatos inscritos conceitos de Física Moderna no processo seletivo da Instituição [6].

A amostra estudada envolvendo 67 (sessenta e sete) universidades públicas de um total de 94 (noventa e quatro) universidades do País que oferecem o Curso de Física a está representada, por região, na Figura 1, comparando o número de Universidades Públicas que adotam e as que não adotam conteúdos de Física Moderna nos Programas de Vestibular r [5]. Das Instituições pesquisadas 11 (onze) são universidades da Região Norte (das quais oito federais e três estaduais); 31 (trinta e uma) universidades da Região Nordeste (das quais dezoito federais e treze estaduais); 8 (oito) delas estão na Região Centro-Oeste (das quais cinco federais e três estaduais); 28 (vinte e oito) universidades estão na Região Sudeste e (sendo vinte e uma federais e sete estaduais) e 17 (dezessete) delas estão na Região Sul l (sendo dez federais e sete estaduais) . É importante notar r que esta pesquisa nãnão foi ampliada para as outras universidades públicas do País devido a dificuldade de se obter dados referentes as demais instituições.

## TÓPICOS DE FÍSICA MODERNA CONTIDOS NOS PROCESSOS SELETIVOS

Neste estudo foram relacionados somente os tópicos abordados durante os anos de 2004 e 2006 pelas Instituições de Ensino Superior, nos processos seletivos para o ingresso de seus estudantes s [4] . A classificação dos conteúdos foi relacionada a em quatro categorias, denominadas:

- 1. Relatividade Restrita ou Especial;
- 2. Físicica Quântica;
- 3. Estrutura Atômica da Matéria;
- 4. Física Nuclear.

As ununiversidades que vêm abordando a Física Moderna nos vestibulares apresentam uma variedade de tópicos relacionados com as quatro categorias mencionadas, em diferentes combinações. A distribuição dos conteúdos que vem sendndo utilizados pela maioria das Universidades Públicas, durante a seleção de seus alunos, é mostrada na Figura 2 2. Observa-se que a Física Quântica é o conteúdo mais abordado nas seleções, demonstrando a importância que as instituições universitárias atribuem a este conteúdo que, em domínios microscópicos, substitui a Mecânica Clássica. No entanto, outros conteúdos, também, são bastante abordados, fortificando a idéia de que certos tópicos de Física Moderna podem ser inseridos no Ensino Médio, de modo que o

aluno compreenda os fenômenos físicos antes de adquirir conhecimentos matemáticos complexos. Essa diferença em relação aos conteúdos de Física Moderna cobrados nos processos de seleção de cada instituição vai de encontro com a a legislação que assegura a formação básica comum em todo território nacional, assegurando, também , a diversificação dos conteúdos de acordo com as necessidades regional.

## Questões mais abordadas nas provas

Após conhecermos s os conteúdos de Física Moderna e Contempmporânea , estabelecidos por cada Instituição de Ensino Superior, procuramos identificar os mais abordados nas provas de seleção destas Instituições, identificando-os por grupos, como mostrados na Tabela 6 .

A amostra em estudo constituiuuse de 48 questões obtidas nas páginas da internet de cada Instituição [4[4], referentes às seleções dos anos de 2004, 2005 e 1ª etapa de 2006 de algumas Instituições, sendo que a maioria delas foi aplicada a em vestibulares de 2005.

## HÁ RELAÇÃO ENTRE A INCLUSÃO DE CONTEÚDOS DE FÍSICA MODERNA NO ENSINO MÉDIO E A EXISTÊNCIA DE CURSOS DE PÓS -GRADUAÇÃO EM FÍSICA?

Entre as universidades federais consultadas, observa -se que a maioria possui mestrado na área de Física [8]. Entretanto, nem todas as Instituições que possuem mestrado adotam m a Física Moderna como conteúdo para o exame seletivo.

A Figura 3 mostra a distribuição percentual das 38 universidades consultadas, separada em termos das que possuem e das que ainda não possuem pós-graduação stricto sensu .

## OLIMPÍADAS DE FÍSICA

A finalidade das Olimpíadas de Física, competições realizadas por diversos países do mundo, é motivar estudantes e professores do Ensino Médio, procurando identificar os jovens mais talentosos, orientando -os a seguir uma carreira em ciência e tecnologia, desenvolvendndo-os com uma maior rapidez do que permitem as instituições de ensino tradicionais.

## Olimpíadas Brasileiras de Física

Através da Olimpíada Brasileira de Física [9] são escaladas as seleções que irão representar o Brasil nas duas competições internacionais: A Olimpíada Internacional de Física (IPhO) e a Olimpíada Ibero-Americana de Física (OIbF). Essas competições não determinam futuros cientistas, mas permitem observar o potencial dos jovens estudantes brasileiros diante de outros países.

- O desempenho dos participantes, por Estado, nas Olimpíadas Brasileiras de Física durante os anos de 2000 a a 2004 [9], são mostrados nas Figuras de 4 a 8 .

## Olimpíada Internacional de Física

É importante ressaltar r que os paísíses considerados de primeiro mundo aplicam fortes investimentos em pesquisas científicas e tecnológicas tendo em vista o retorno garantido. O Brasil, infelizmente, oferece pouquíssimas oportunidades nessa área e, conseqüentemente, a maioria dos alunos que se destaca nessas competições, nacional e internacionanal, despreza a possibilidade de prosseguir na carreira de cientista, e é atraída por profissões de outras áreas que oferecem maiores condições para uma realização profissional.

A Figura 9 mostra a distribuição, por Estado, dos 29 representantes brasileiros participantes das Olimpíadas Internacionais de Físísica e as premiações recebidas durante os anos de 2000 a 2005.

## Olimpíada Ibero-Americana de Física

O Brasil tem se destacado muito mais nas Olimpíadas Ibero-Americanas de Física do que nas Olimpíadas Internanacionais de Física. Em 2004 e 2005 a equipe brasileira obteve a primeira colocação geral e com isso fortaleceu a Olimpíada Brasileira de Física em relação a órgãos financiadores nacionais , como mostra o gráfico da Figura 10 .

## CONSIDERAÇÕES FINAIS

Neste trabalho procuramos relacionar pontos em que o professor deve analisar para conduzir o ensino da Física Moderna e o momento em que deve ser inserido o conteúdo de Física Moderna no ensino médio. Verificamos que cerca de 60% das universidades públicas pesquisadas possuem conteúdo de Física Moderna como pré-requisito para seus processos seletivos.

Constata -se que os conceitos de Física Quântica são os mais relacionados nos manuais e os mais abordados nas provas dos processos seletivos recentes entre as Instituições em estudo, seguido de conteúdos sobre Física Atômica, Relatividade Restrita e Física Nuclear. E os os dados coletados não mostram a existência de relação direta do incentivo recebido pelos estudantes no nível médio com a existência dos Cursos de Pós -Graduação em Física.

Observamos que o o bom desempenho dos brasileiros nas Olimpíadas Internacionais e, especialmente, nas Ibero-Americanas de Física, depende de conteúdos de Física Moderna como prérequisito. EnEntretanto , as Olimpíadas Brasileiras de Física não cobram este pré-requisito e que os brasileiros nas Olimpíadas Internacionais e Ibero-Americanas são oriundos de Estados que cobram conceitos de Física Moderna na nos processos seletivos das Universidades Públicas.

Este trabalho procura chamar a atenção para a a importância da inserção da Física Moderna no ensino médio que exige mudanças urgentes nos conteúdos programáticos considerando a rápida evolução da ciência nos últimos anos. Acreditamos que os conceitos básicos de teorias que envolvem tecnologias do mundo atual l devem m ser de responsabilidade do ensino médio, de modo a permitir que o estudante, no futuro, seja capaz de compreender os fenômenos ligados a estas áreas do conhecimento independente da opção de cursar ou não a universidade.

Figura 1 - Representação comparativa, em termos percentuais e por região, entre o número de Universidades Públicas que possuem e as que não possuem conteúdos de Física Moderna no Programa para o Vestibular.

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Figura 2 - Distribuição dos conteúdos de de Física Moderna abordados nos vestibulares das Instituições Públicas Nacionais.

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Figura 3 - Distribuição percentual entre as Instituiuições de Ensino Superior (IES) FeFederais com mestrado em Física reconhecido e sem o mestrado.

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Figura 4 - Classificação dos participantes da OBF em 2000, por Estado, com as respectivas colocações.

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Figura 5 - Classificação dos participantes da OBF em 2002, por Estado, com as respectivas colo cações.

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Figura 6 - Classificação dos participantes da OBF em 2003, por Estado, com as respectivas premiações.

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Figura 7 - Classificação dos participantes na OBF de 2004, por Estado, com as respectivas premiações.

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Figura 8 - Classificação dos participantes na OBF de 2005, por Estado, com as respectivas premiações.

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Figura 9 - Número de participantes, por Estado, e as premiações nas Olimpíadas Internacionais de Física, no período de 2000 a 2005.

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Figura 10 - Número de participante por Estado e premiações nas Olimpíadas Ibero-o-Americanas de Física, no período de 2000 a 2005.

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Tabela 1 - Comparação entre as universidades que adotam e as que não adotam conteúdos de Física Moderna no vestibular, na Região Norte.

Tabela 2 - Comparação entre as universidades que adotam e as que não adotam conteúdos de Física Moderna no vestibular, na Região Nordeste.

Tabela 5 - Comparação entre as universidades que adotam e as que não adotam conteúdos de Física Moderna no vestibular, na Região Sul.

- Tabela 3 - Comparação entre as universidades que adotam e as que não adotam conteúdos de Física Moderna no vestibular, na Região Centro-Oeste.

- Tabela 4 - Comparação entre as universidades que adotam e as que não adotam conteúdos de Física Moderna no vestibular, na Região Sudeste.

Tabela 6 - Conteúdos de Física Moderna, abordados em provas recentes dos processos seletivos de Instituições de Ensino Superior.

- [1] STUDART, Nelson. Einstein e o Ano Mundial da Física. In: SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA. Revista Brasileira de Ensino de Física. São Paulo, SBF, v.27, n.1, p.1 - 4, 2005.
- [2] J. Stachel, O Ano Miraculoso de Einstein: Cinco Artigos que Mudaram a Face da Física, Ed. UFRJ, 2001.
- [3] BRASIL. Ministério da Educação/Conselho Nacional de Educação/Câmara de Educação Básica. Institui as Diretrizes Curriculares Nacionais para o Ensino Médio. Brasília: Ministério da Educação, 1998. Resolução CEB nº3, de junho de 1998. Disponível em: &lt;http://www.pedagogiaemfoco.pro.br/Ires3\_98.htm&gt;. Acesso em 07 dez. 2005.
- [4] SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA. Links. São Paulo: 2005. &lt;http:// www.sbfisica@org.br.htm&gt;.
- [5] BRASIL. Ministério da Educação. Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais. Educação Superior . Brasília. Ministério da Educação. Disponível em:&lt;http://www.educacaosuperior.inep.gov.br/cur\_pesq\_estado.stm&gt;. Acesso em: 22 set. 2005.
- [6] COMISSÃO PERMANENTE DE SELEÇÃO. Gabinete do Reitor. UFRGS. Of nº 014/2006 - COPERSE. E. Porto Alegre: jan. 2006.
- [7] MANUAL DO CANDIDATO, Universidade Federal do Rio Grande do Sul e Faculdade de Medicina de Porto Alegre, Cooperação da Fundação Carlos Chagas, Concurso vestibular Unificado, 1997.
- [8] COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR. Relação de Curso Recomendados e Reconhecidos. Disponível em: &lt;http://www1.capes.gov.br/Scripts/Avalicao/ MeDoReconhecidos/Area/Garea.asp&gt;. Acesso em: 30 ago. 2005.
- [9] SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA. Olimpíada de Física. São Paulo: ago./set. 2005.