Física Moderna nos Livros Didáticos do Programa Nacional do Livro Didático para o Ensino Médio (PNLEM)

## FÍFÍSICA M MODERNA NOSLIVROS DIDÁTICOS DO P PROGRAMA N NACIONAL DO L LIVRO DIDÁTICO PARA O ENSINO M MÉDIO (PNLEM)

Tatiele Lamarque a [t[tatiele\_lamarque@yahoo.com.br]r] Eduardo A.Terrazzanb nb [eduterrabr@yahoo.com.br]

- a Núcleo de Educação em Ciências(NEC)/Centro de Educação (CE)/Universidad e Federal de Santa Maria (UFSM)
- b Núcleo de Educação em Ciências(NEC)/Centro de Educação(CE)/Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)

## RESESUMO

O PNLEM - Programa Nacional do Livro Didático para o Ensino Médio é um m dos programas do governo federal l que analisam am e seleciona m m livros didáticos que servem como referências e como materiais de apoio para o trabalho docente na Educação Básica . A avaliação feita pelo PNLEM procura estabelecer um conjunto mínimo de obras que possuam m méritos suficientes e que, por isso, justifiquem o investimento de recursos públicos na sua compra e distribuição nas escolas e aos professores solicitantes. No entanto essa anánálise não chega a captar detalhes importantes e que só o uso de critérios mais refinados e específificos podem propiciar. r. Como o processo só ó se completa e só pode resultar em melhoria de qualidade de ensino se , passar r por uma escolha consciente , , criteriosa a e cuidadosa a por parte dos professores das Escolas Púbúblicas. Das obras que sererão solicitadas pelas EsEscolas de Educação Básica, , compradas pelo MiMinistério da Educação e recebida s pelos alunos, consideramos s importante contribuir com o refinamento dessa análise. É nenesse sentido o que nos propusemos a estudar o tratamento dado aos assuntos de de Física Moderna a e Contemporânea nessas obras. Iniciamos, com este trabalho, analisando as "Questões" sobre o assunto o de Física Moderna apresentadas nas Coleções Didáticas de Física que fazem parte da lista a selecionada e e aprovada no âmbito do programa PNLEM , 2008 , caracterizando sua natureza e formulação. o. Apresentamos, neste momento, os resultados da análise de quatro das seis Coleções Didádáticas aprovadas nesse programa. Para essa a análise, ututilizamos um Conjunto de Categorias Prévias, elaborado e aperfeiçoado por nossa equipe , classificando as "Questões" em m Situação-o-Problema (SP) ou u em m Memorização Conceitual (MC) . De um total de 77 "Questões" classificadas, veverificamos que 41 estão relacionadas à capacidade de resolver problemas por meio de mecanismos de resoluções padronizados, fazendo referência a um contexto social e tecnológico restrito, enquanto 36 restrigem-se à capacidade de memorização conceitual. l.

## ININTRODUÇÃO

O contexto educucacional atual exige, cada vez mais , professores capazes de suscitar nos alunos experiências pedagógigicas significativas, diversificadas e alinhadas com a sociedade em que estão inseridos. Nessa perspectiva, os materiais de ensino, e em particular o livro o didático, tem papel importante .

Neste sentido e no o âmbito do Programa Nacional do Livro Didático para a o Ensino Médio (PNLEM), , que avalia e seleciona obras didáticas para servirem de referência /apoio o para o trabalho docente nas Escolas Publicas, prprocuramos neste trabalho estudar e verificar como as "Q"Questões" sobre o assunto/tópico de FíFísica Moderna , vêm sesendo o apresenta das nestas coleções, de modo a termos sinalizações a respeito dos limites e do uso efetivo o de Atividades s Didáticas s de Problema de Lápis e P Papel.

Este trabalho está inserido em um projeto mais amplo, que procura estudar a Resolução de Problema s como forma privilegiada de organizar as atividades para a o Ensino de Ciências em geral, e , em particular , , para o Ensino de Física.

Em trabalhos anteriores, o grupo do Núcleo de Educação em Ciências (NEC) da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), já estudou o perfil das "Questões" em alguns Livros Didáticos de Física, bem como em alguns Exames Vestibulares de Instituições de Ensino Superior (I(IMICHI, Vanessa; NASCIMENTO, Tiago; SILVA, Daniele, PORTO, Luis Eduardo; LAMARQUE, Tatiele ). Como o alguns dos resultados desses trabalhos, foi sendo aperfeiçoado o Sistema de Classificação (Critérios e Categorias) de "Questões para ensino/aprendizagem/avaliação", particularmente para o Ensino da Física Escolar.

A relevância em se realizar este estudo, está no fato de que as Coleções Didáticas aprovadas neste programa têm m forte influência para o o trabalho didático dos professores dos sistemas públicos de Ensino, pelo fato desses livros serem distribuídos gratuitamente pelo governo. Damos ênfase à "Questões" de Física Mododerna presentes nestas Coleções, pois este assunto/tópico de importância no ensino -aprendizagem da Física , devido aos aparatos tecnológicos e os fenômenos do cotidiano que esse tópico propicia , e que muitas vezes este tópico o não é efetivamente abordado o no Ensino Médio .

Este estudo possibilita-nos ter um bom conhecimento , a respeito das dificuldades no uso de Atividades Didáticas de Problemas de Lápis e Papel l no sentido investigativo para o prprocesso de ensino -aprendizagem, muitas vezes devido à falta , por parte dos alunos , de maiores destrezas/habilidades s em termos de procedimentos matemáticos, e ao receio da parte dos professores de realizar atividades c com está abordagem .

Nossa a aná lise , foi feita sobre os seis títulos aprovados no no Programa Nacional do Livro Didático para o Ensino Médio (PNLEM), no entanto apapresentamos os resultados da análise de quatro desses s seis s títulos, pois não tivemos acesso a uma coleção didática, e em outra não encontramos o tratamento do o asunto/tópico de Física Moderna .

Assim, acreditamos que um conjunto de análises mais refinadas, detalhadas e com comentários e sugestões de cuidados e procedimentos a serem considerados, uma vez disponibilizados aos professores da Educação Básica, poderá refletir num melhor uso desses materiais didáticos e, consequentemente numa possível melhoria de qualidade de ensino nas escolas públicas do país.

## RESESOLUÇÃO DE PROBLEMAS NO ENSINO DE FÍSICA

As A Atividades Didáticas s de Problemas de Lápis e Papel l no Ensino de Física a em particular , e no Ensino de Ciências em geral, l, têm grande influê ncia na carga horária dadas aulas. Esta é uma Atividade Didática fundamental para a construção de conhecimentos nesta área, mas geralmente durante sua realização os alunos não aprendem como reresolver prproblemas e apenas utilizam algoritmos e mecanismos que favorecem a mememorização conceitual. Dificilmente, desenvolvem a capacidade de enfrentar o processo de solução de um prproblema mais aberto ou amplo , fracassando diante de novas situações.

Diante desse quadro, alguns estudos, tais como (L(LOPES, 2004), apresentam contribuições relacionadas a esse tópico. Entre eles temos:

## · O Papel do Professor na Atividade de Resolução de Problemas

O professor tem papel fundamental na Atividade de Resolução de Problemas. Cabe a ele envolver os alunos no estudo da Situação-o-Problema proposta, , definindo a orientação pretendida, pedindo questões, onde abordem aspectos relevantes e irrelevante s, formulando a situaçãoproblema, reformulando-a se necessário, sensibilizando os alunos para a importância de resolver determinado problema. Orientando uma a posteior análise dos resultados e da resolução, confrontando as resoluções dos alunos, com outras possíveis resoluções.

- · A forma como os P Problemas são estruturados.

Os Problemas são estruturados através da Problematização, envolvendo sempre o indivíduo em todas as etapas de desenvolvimento, para (LOPES, 2004), deve se preocupar em recolher pelo professor e pelos alunos , material informativo, sendo assim, mais assuntos a serem estudados do ponto de vista Físico. Proporcioionando na sala de aula um ambiente encorajador, de forma que os alunos realizem as tarefas de, analisar a informação recolhida do ponto de vista Físico, organizando e sistematizando o as informações recolhidas, manipulando os objetos de estudo, formulando questões que pareçam pertinentes. Por fim, o prproblema deve realizar uma discussão em turma , sobre a formulação das questões, a sua pertinência e a incidência dessasas questões nos aspectos essenciais.

## Os M Modelos de Resolução.

A partir do estudo de vários s Modedelos de Resolução o de Problemas, apresentados na literatura a da área de educação/ensino de Ciências , a equipe do NEC chegou u a a estabelecer r um modelo próprio, adaptado desses modelos estudados, para utilizar em nossas produções de materiais de didáticos e em nossas ações investigativas, no âmbito do Ensino de Física Escolar. Este "modelo" de Resolução de Problemas conta a com seis etapas.

- 1. Apropriação do problema . Nesta etapa , deve-se buscar com que os alunos compreendam o enunciado e saibam em qual contexto se enquadra a situação-o-problema proposta. Como resultado, eles devem ser capazes de enunciar o problema com suas próprias palavras, devem ter a preocupação de que a situação-problema é relevante e interessante, e de que, o seu envolvimento (esforço investido) no processo de resolução proposto terá recompensas (capacitações) intelectuais.
- 2. Caracterização do Problema. a. Realizar uma caracterização o inicial l é fundamental para a compreensão da situação-problema que se apresenta. Neste sentido, procura-se nesta etapa definir ou redefinir, da a maneira precisa , a possível l situação-o-problema a ser estudada, realizando uma análise qualitativa da mesma, , e uma estimativa de valores para os parâmetros relevantes dessa caracterização.
- 3. Elaboração de estratégias de resolução . A elabororação de estratégias de resolução supõe a explicitação de uma visão global do problema, ou seja, a sua elaboração não derivará unicamente dos princípios teóricos já denominados pelo solucionador, mas também, da análise qualitativa a das situações-problema a e das hipóteses emitidas, bem como, da experiência e dos conhecimentos particulares s do solucionador .
- 4. Aplicação ão das estratégias de resolução . Esta é a etapa em que se efetua a resolução propriamente dita da situação-problema. A solução é buscada de acordo com a estratégia estabelecida na etapa anterior, chegando-o-se assim a um "resultado", ou seja, a uma das respostas possíveis para a situação-o-problema em questão.
- 5. Analise dos resultados . A etapa de análise do(s) resultado(s) tem por objetivo avaliar as hipótese s emitidas, permimitindo averiguar até que ponto a a caracterização da situação-problema inicial l (origem de todo o desenvolvimento) estava correta e/ou a estratégia seguida estava adequada.
- 6. Avaliação do processo de reresolução e extensão a novas situações-proble mas . Nesta etapa, é possível remeter a Situação-P-Problema considerada para novos campos, novas situações a serem desenvolvidas.

No entanto, ao o se realizar um planejamento escolar envolvendo Atividades Didáticas de Resolução de Problemas, é necessário que se tenha claro a distinção entre o que se pode considerar como um Problema propriamente dito e o que se apresenta como um simples Exercício .

Podemos dizer que uma dada situação, quantitativa ou não, caracteriza-a-se como um Problema para um indivíduo quando, prprocurando resolvê-lo, ele não é levado à solução de forma

imediata ou automática; assim, o solucionador envolveese num processo que requer uma reflexão mais profunda e a tomada de decisões sobre uma determinada seqüência de passos ou etapas.

O Exercício por or sua vez, se caracteriza pelo uso de rotinas automatizadas, ou seja, as situações ou tarefas que o indivíduo se depara já são conhecidas por ele, não exigindo nenhum conhecimento novo e podendo seguir meios habituais. A distinção entre Problema e Exercício io é muito sutil, ela é uma função do indivíduo, da tarefa que a ele se apresenta; assim uma dada situação pode representar um Problema para um aluno e para outro não.

Em resoluções tradicionais de um Exercício , não costuma haver nenhuma análise mais qualitativa do Problema, visando uma maior compreensão sobre o contexto e a Física que estão envolvidos; usualmente, a tarefa se reduz à atividade de manipulações matemáticas ou de simples enunciação de princípios e leis físicas, onde não se percebe nenhuma contribuição para a vida diária dos alunos.

As efetivas Atividades de Resolução de Problemas devem propiciar aos alunos, o desenvolvimento de um processo de aprendizagem que lhes permita não apenas resolver prproblemas escolares específicos, mas também extrapola r para a resolução de prproblemas cotidianos.

## CLASSIFICAÇÃO DAS "QUESTÕES "

A primeira versão desse Conjunto de Categorias contava apenas com 06 possibilidades de classificação de um Problema, onde de distinguia entre: (1) problema de uma equação, (2) problema ma de mais equações, (3) problema de memorização conceitual, (4) problema de tomada de decisão, (5) situação-problema e (6) problema aberto.

A segunda versão foi estruturada a partir do critério geral " Tipo de Exigência para o Solucionador " , onde tínhamos uma categorização conforme o quadro a seguir.

Para chegarmos a configuração atual, também utilizamos como criritério de classificação o "T "Tipo de Exigência para o Solucionador " , o que permite classificar as " Questões " " em dois grandes blocos: M Memorização Conceitual l (MC) e Situação -P-Problema (SP).

Após alguns estudos e várias tentativas de uso desse quadro classificatório, em amostras concretas de "Questões" s" de Física, percebemos a necessidade de refinarmos a categorização do critério Natureza da Situação. Assim, ampliamos as possibilidades e especificamos melhor as definições das 03 categorias para este critério.

Acrescentamos também, , algumas idéias apresentadas por Clement e Perini (2007) em relação às "Questões" s" do tipo Situação -P-Problema com TaTarefa Fechada e Quantitativa , nesse caso esses autores sugerem uma subcategorização em " Questões" Quantitativas de Nível I I e Nível II . Esta distinção mostrou-u-se pertinente, uma vez que julgamos que há uma significativa diferença ququanto aos "saberes mobilizados e/ou desenvolvidos " " durante a solução destes dois conjuntos distintos de "Q"Questões".

Por fim, a última versão do Conjunto to de Categorias, elaborado pela equipe do Núcleo de Educação em Ciências da UFSM, para análise de "Questões" em materiais de ensino/aprendizagem/avaliação, relativos a educação em ciências, está apresentada no esquema a seguir da (Fig.1) . Em seguida, explicitamos cada uma das categorias utilizadas.

Figura 1: Categorias de " Questões " ", a partir dos tipos de exigências para o solucionador.

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O critério geral l utilizado para essa classificação foi o TiTipo de Exigência para o SoSolucionador .

Neste sentido, as "Q "Questões " podem ser identificadas como o (1) exigindo a capacidade de enfrentar uma Situação-Problema ou u (2) exigindo apenas capacidade de MeMemorização CoConceitual. l. A seguir, caracterizamos cada um desses tipos.

## 1. Situações-P-Problema. a.

São Questões em que a resolução exige do solucionador, algum nível de tomada de decisão e também algum grau de compreensão de conceitos/princípios e/ou de processos/fenômenos envolvidos no enunciado.

As "Q "Questõ es" " de Situação-Problema podem ser diferenciadas/classificadas quanto à NaNatureza do E EnEnunciado e quanto à NaNatureza da S Situação.

- ÿ Os e enunciados das "Q uestões " " podem ser classificados como:
- · Aberto -Quando abrangem situações mais amplas cuja resolução não é obtida de forma imediata ou automática. Neste cas o, necessariamente, o solucionador deve envolver -se num processo que exige uma reflexão mais elaborada do que nos problemas fechados, culminando, usualmente, no estabelecimento de uma determinada seqüência de passos ou

etapas. Deste modo os problemas abertos na maioria dos casos acabam envolvendo de forma combinada, aspectos qualitativos e quantitativos.

- · Fechado -
- Quando são fornecidas as informações específicas para uma única situação.
- Os P Problemas que são de enunciado o fechado podem, ainda, se dividir em:
- ¸ Problemas Quantitativos -Quando a estratégia de resolução estiver fundamentalmente baseada em cálculos matemáticos, na comparação de dados e/ou na utilização de fórmulas para a obtenção do resultado, numérico ou não.

Os P Problemas quantitativos podem se distinguir quanto ao Nível de Resolução, assim temos Problemas Quantitativos de:

- o Nível I: São questões, em que a solução exige apenas a aplicação direta de uma ou duas equações.
- o Nível II: São questões que expressam a interpretação mais apurada/cuidadosa do conjunto de informações envolvidas, bem como a utilização de linguagens - gráficos, tabelas, textos e etc - mediante a utilização de diferentes formas - representação, leituras, interpretação, etc. A solução destes tipos de Questões , exige a utilização de mais de duas equações.
- ¸ Problemas Qualitativos -Quando a resolução exige raciocínio baseado em conhecimentos anteriores, mas sem a necessidade de apoio em cálculos numéricos.
- ÿ Dependendo ainda da sua natureza, as situações-problema apresentadas podem.
- ¸ se constituir como uma Abstração de Contexto Social/Tecnológico, ou seja, envolvem conceitos e princípios físicos para a sua solução, porém sem fazer referência a qualquer contexto social/tecnológico possível de ser vivenciado.
- ¸ fazer Referência Artificial a a um Contexto Social/Tecnológico, ou seja, citam sujeitos ou espaços reais, porém não são necessariamente realizáveis ou não há interesse em realizá -las.
- ¸ fazer Refeferência a um Contexto Social/Tecnológico Típico, ou seja, podem estar referenciadas a um contexto de vivência cotidiana social ou tecnológica.

## 2. Memorização Conceitual .

São " Questões" cuja resolução exige a reprodução/transcrição de fatos/dados , definição de conceitos ou enunciados de princípios, ou ainda a descrição de processos/fenômenos, sempre estudados anteriormente. Pode -se "resolver" este tipo de "questões" simplesmente reproduzindo (de forma oral ou escrita) a informação requerida, sem que seja necessário compreender claramente o seu significado. O sucesso na "resolução" destas "questões" costuma estar relacionado à capacidade de memorização dos alunos.

Podemos também analisar as " Questões " " quanto à sua Forma de Apresentação .

Neste sentido , tanto as " Questões " " que envolvem Situação-Problema, quanto às " Questões " que envolvem Memorização Conceceitual, l, podem apresentar as informações , ou caracterizar a situação através de diferentes formas de representação , tais como: texto, desenho, diagrama, gráfico ou tabela.

Assim essas representações podem se enquadrar em qualquer um desses critérios ou ainda nunuma possível combinação o desses critérios . A seguir, temos um esquema , (Fig.2) representando as possibilidades de formas usuais de apresentação das "Q "Questões " .

Figura 2: Categoria de Questões s quanto à forma de apresentação.

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## METETODOLOGIA DO TRABALHO

O trabalho desenvolveuuse mediante as seguintes etapas .

## 1° Etapa: Escolha da coleção didática para análise

Primeiramente, selecionamos s os livros didáticos avaliados e aprovados no Programa Nacional do Livro Didático para o Ensino Médio (PNLEM).

## 2°Etapa: Levantamento de questões/exercícios/problemas e classificação das mesmas

Após o levantamento das " Questões" de Física Moderna presentes nos livros didáticos analisados , , e a leitura cuidadosa de cada uma delas, , procuramos classificá-las segundo o Conjunto de Categorias Prévias adotado.

Criamos, assim, um quadro síntese para cada livro o didático analisado . Em seguida formalizamos os resultados em um quadro geral apresentado na seção seguinte (Quadro 1) , realizamos as comparações necessárárias e explicitamos nossas constatações e expressamos nossos resultados e conclusões.

## CONSTATAÇÕES E R ESESULTADOS

No Livro Didático 1, percebe-se a a ênfase em " Questões " que restringem a atenção o para Resoluções de P Problemas, s, através de fórmulas e mecanismos s já memorizados pelos alunos , tivemos 01 "Questão" referente à capacidade do aluno quanto à MeMemorização CoConceitual. l. Este livro busca operar com mecanismos de resoluções, onde o aluno grave a teoria, através de cálculos seqüenciados. Isso nos leva a entender que não há nenhum avanço para o processo de ensinoaprendizagem, as "Q "Questões " " estão fechadas à à processos seqüenciados de aprendizagem de de conceitos e não evoluem para patamares referentes a possíveis vivencias cotidianas dos alunos, onde eles possam desenvolver r seus conhecimentos . Já quanto à natureza da situação, este livro da ênfase para "Questões" envolvendo fazendo Referência Artrtificial a um Contexto Social e/o/ou Tecnológico , assim citam sujeitos ou espaços social e/ou tecnológico real, mas sem a intenção de realizáálos.

No Livro Didático 2, percebemos que as "Q "Questões " " presentes estão fazendo relação o à capacidade de MeMemorização CoConceitual l dos alunos, e também para à capacidade de Resolução de Problemas. s. Assim consideramos que essas "Q "Questões " , não trazem m contribuições para a a evolução do processo de ensino-aprendizagem dos alunos, pois estão, , basicamente testando a capacidade de memorização conceitual, e de memorização de mecanismos de resolução o fechados, sem abrir possibilidades s para novas situações, ligadas preferencialmente ao cotidiano dos alunos .

No Livro Didático 3, percebemos que as " Questões " " presentes estão o também,restringindo a ênfase à capacidade de Memorização CoConceitual l dos alunos, e também para a a capacidade de Resolução de Problemas . No entantnto esse livro destaca -se e quanto à NaNatureza da Situação, fazendo Referência Artificial a um contexto Social e/ou Tecnológico, visando assim não contemplar os espaços e sujeitos a que fazem relação.

No Livro Didático 4, 4, percebe-se a ênfase dada a "Q"Questões" que exigem apenas a aplicação de conceitos, testando assim a Capacidade de M Memorização CoConceitual l nos alunos.

Ainda, na coleção didática 5 não encontramos "Questões" envolvendo o assunto/tópico de Física Moderna e também, não tivemos acesso, o, a coleção didática 6, , estamos aguardamos resposta á solicitação feita para a Editora.

Quadro o A - - Quadro Geral al - - Coleções Didáticas avaliadas e aprovadas no âmbito do Programa Nacional do Livro Didático para o Ensino Médio (PNLEM)

Quadro o 1 - Quadro Geral de Categorização de " Questões" de Física Moderna quanto ao tipo de Exigência para o solucionador, em referência as seis is coleções didáticas aprovadas no Programa Nacional do Livro Didático para o Ensino Médio (PNLEM)Quadro 2 - - Quadro Geral de Categorização de "Questões" de Física Moderna, quanto à forma de apresentação, em referência as seis coleções didáticas aprovadas no Programa Nacional do Livro Didático para o Ensino Médio (PNLEM)

## CONSIDERAÇÕES FINAIS /CONCLUSÕES

A partir deste estudo, podemos evidenciar que os Livros Didáticos avaliados e e aprovados no Programa Nacional do Livro Didático para o Ensino Médio (PNLEM), ababrangem "Q"Questões " que se referenciam a processos de resoluções já memorizados pelos alunos, onde espera -se a utilização de fórmulas pré-é-estabelecidas, sem abrir possibilidades para processos de resoluções mais abertos, envolvendo o cotidiano dos alunos, permitindo que eles se envolvam no problema e busquem passos para a a sua a solução.

Quanto á Natureza do Enunciado, veverificamos que 41 "Questões" estão relacionadas à capacidade de Resolver Problemas s por meio de mecanismos de resoluções padronizados, fazendo re referência a um contexto social e tecnológico restrito, enenquanto que e 36 "Questões" " se restringem m a capacidade de MeMemorização CoConceitual .

Quanto à Natureza da Situação, percebemos que os livros analisados dão ênfase para as "Questões" , quais fazem Referência Artificial a um Contexto Social e/ou Tecnológico , fazem referência a espaços e sujeitos reais, mas sem a intenção de realizar nesses espaçosos .

A maioria, das s "Questões " " (68), estão apresentadas na forma de TeTextos s explicativos para a situação em referência , o que mostra um baixíssimo aproveitamento das potencialidades do uso de "várias práticas" distintas e diversas , propoporcionadas hoje , pelas tendências disponíveis.

Percebemos que , ainda , não temos avanços significativos na formulação dessasas "Q "Questões", no sentido de colocar o aluno diante de situações mais abertas e vivenciáveis em seu cotidiano, nem em m termos de desenvolvlver e avaliar ar a capacidade de ReResolver Problemas mais próximos os da sua a realidade .

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